Apenas duas semanas depois de anunciar o desenvolvimento de um modelo de embrião de camundongo, completo com corações batendo e as bases para um cérebro e outros órgãos, a partir de células-tronco de camundongo, pesquisadores do laboratório de Magdalena Zernicka-Goetz, professora Bren de Biologia e Engenharia Biológica, publicaram novas descobertas sobre outro modelo de embrião de camundongo atingindo estágios de desenvolvimento semelhantes, mas criado apenas com células-tronco embrionárias de camundongo. Essa modificação simplificou o protocolo e facilita a adoção do modelo de embrião em outros laboratórios.
O novo estudo aparece na revista Cell Stem Cell em 8 de setembro. A pesquisa foi liderada pelos estudantes de pós-graduação Kasey Lau e Hernan Rubinstein da Universidade de Cambridge e do Instituto de Ciências Weizmann, respectivamente.

“Esta descoberta abre novos caminhos para entender por que a grande maioria das gestações humanas são perdidas e para criar conhecimento que impedirá que isso aconteça”, diz Zernicka-Goetz, que também é professor de desenvolvimento de mamíferos e biologia de células-tronco na Universidade de Cambridge. no Departamento de Fisiologia, Desenvolvimento e Neurociência. “Esse conhecimento também nos permitirá, com o tempo, reparar tecidos e órgãos com muito mais eficácia do que podemos fazer agora”.

"À medida que desenvolvemos esses modelos, aprenderemos mais sobre os sinais que iniciam e orientam o desenvolvimento de órgãos, o que nos dará rotas para ajudar a gerar órgãos em cultura que acabarão por encontrar aplicação em cirurgia de transplante ou em medicina regenerativa", disse. Ela explica.

Em artigo publicado na revista Nature em 25 de agosto, a equipe detalhou como desenvolver um modelo de embrião de camundongo a partir de células-tronco embrionárias e extraembrionárias de camundongo. Em vez de criar embriões de camundongos pelo método biológico natural de combinar óvulo e esperma, a equipe orientou três populações de células-tronco cultivadas a interagir, induzindo a expressão de certos genes e estabelecendo um ambiente para as células “conversarem” umas com as outras. Como resultado, as células-tronco se auto-organizaram em estruturas que progrediram por sucessivos estágios de desenvolvimento até que o modelo de embrião de camundongo tivesse corações pulsantes e as bases para um cérebro e todos os outros órgãos, além do saco vitelino e que facilitam o gás e os nutrientes troca entre o embrião e a mãe. Este é o estágio mais avançado de desenvolvimento alcançado até hoje em um modelo derivado de células-tronco.

Naturalmente, nos primeiros dias após a fertilização, três tipos principais de tecidos se desenvolvem no embrião inicial do camundongo:um acabará se tornando os tecidos do corpo e os outros dois apoiarão o desenvolvimento do embrião. Um desses dois últimos tipos, conhecido como trofectoderma, se tornará a placenta, que conecta o feto à mãe e fornece oxigênio e nutrientes. O outro, conhecido como endoderma primitivo, dará origem ao saco vitelino, onde o embrião cresce e do qual recebe nutrientes no início do desenvolvimento.

Três tipos de células-tronco podem ser derivadas de cada um desses três tecidos do embrião de camundongo e cultivadas indefinidamente em laboratório.

Com base na pesquisa anterior, o modelo de embrião de camundongo relatado no novo artigo é feito apenas de um único tipo de célula-tronco cultivada:as células-tronco embrionárias (ESCs). As CES não tratadas tornam-se o corpo do embrião. Outra linha ESC é persuadida pelos pesquisadores a se tornar como células-tronco endoderme extraembrionárias, que fornecem um conjunto de sinais de desenvolvimento. A equipe também conduz uma terceira linha ESC para se tornar como células-tronco trofoblásticas, que fornecem um segundo conjunto de sinais de desenvolvimento. Assim, a equipe é capaz de reconstituir os três principais tecidos do embrião de camundongo em desenvolvimento, começando apenas com ESCs. Isso simplificou o protocolo, preservando os importantes eventos de sinalização entre os três tecidos, que são críticos para a construção do plano corporal do embrião.

"Dos três tipos de células-tronco, apenas as ESCs são pluripotentes - ou seja, apenas as CES têm o potencial de se desenvolver em qualquer tecido do corpo", explica Zernicka-Goetz. "Mas, para fazer isso, eles exigem os outros dois tipos de células-tronco extra-embrionárias. As ESCs podem ser direcionadas para se tornarem esses outros dois tipos de células extra-embrionárias. Dessa forma, acabamos com três tipos de células iniciais, todas geradas a partir do única linha ESC." + Explorar mais

Embrião de camundongo 'sintético' com cérebro e coração pulsando cultivado a partir de células-tronco