Modelos de embriões humanos a partir de células-tronco
Cientistas alcançaram um avanço significativo ao criar modelos de embriões humanos usando células-tronco cultivadas em laboratório. Essa conquista proporciona uma visão sem precedentes da crucial primeira semana após a implantação do embrião na parede uterina.
Compreender a fertilidade, as perdas precoces na gravidez e os defeitos de nascimento no desenvolvimento requer uma exploração mais profunda dos eventos que ocorrem imediatamente após um óvulo fertilizado se fixar na camada uterina durante as fases iniciais da gestação. No entanto, obstáculos éticos e técnicos têm dificultado nossa capacidade de investigar essas fases cruciais do desenvolvimento do embrião humano.
Jacob Hanna, geneticista molecular associado ao Instituto Weizmann de Ciência em Israel, enfatiza a importância do primeiro mês de desenvolvimento, que ele caracteriza como o mais movimentado, enquanto os subsequentes oito meses envolvem principalmente o crescimento. No entanto, esse mês inicial permanece enigmático, frequentemente referido como uma “caixa preta”. Hanna e sua equipe internacional de pesquisa introduziram uma abordagem inovadora, usando modelos de embriões humanos derivados de células-tronco, oferecendo uma maneira ética e acessível de espiar esse período enigmático.
Esse esforço de pesquisa colaborativo envolveu a manipulação de células-tronco geneticamente não alteradas e indiferenciadas, derivadas de humanos, para formar estruturas complexas que se assemelham de perto ao desenvolvimento embrionário humano. Esse processo revelou a impressionante capacidade de auto-organização das células-tronco humanas, construindo sobre uma recente descoberta na geração de células-tronco semelhantes a embriões. Esses modelos fornecem aos pesquisadores uma nova via para investigar fenômenos anteriormente obscurecidos por preocupações práticas e éticas.
As características únicas desses modelos, não observadas em versões anteriores, incluem a formação das três linhagens responsáveis pela placenta e pelas estruturas de suporte embrionário, bem como a camada de células que constituem o embrião antes de passar por dobramentos e diferenciações em vários tecidos e órgãos.
Estudos anteriores demonstraram que as células-tronco de embriões de camundongos poderiam ser manipuladas para se desenvolverem em tecidos de suporte e constituintes do próprio embrião, auto-organizando-se em um modelo de embrião baseado em células-tronco estruturais (SEM) durante a fase de pós-gastrulação, onde as células embrionárias se diferenciam em três tipos principais de tecidos corporais.
Nesta nova pesquisa, os cientistas estenderam essas descobertas para os seres humanos, utilizando exclusivamente células-tronco embrionárias humanas ingênuas não modificadas geneticamente. Eles avaliaram a capacidade de criar estruturas semelhantes a embriões que imitam várias etapas do desenvolvimento humano natural in utero, começando com a implantação, que ocorre 7–8 dias após a fertilização.
Os pesquisadores estabeleceram condições ideais, incluindo quantidades de células, proporções dentro das misturas de células e composições de culturas, para várias fases do desenvolvimento. Eles conseguiram gerar SEMs humanos completos que exibiram dinâmicas de crescimento de desenvolvimento semelhantes às características críticas da embriogênese pós-implantação até 13-14 dias após a fertilização.
Esses modelos retratam a formação de todas as linhagens e componentes conhecidos dos embriões humanos em estágio inicial, incluindo o epiblasto, hipoblasto, mesoderma extraembrionário, trofoblasto e o saco vitelino. A análise comparativa dos perfis celulares do conjunto de dados de SEMs humanos demonstrou semelhanças nos padrões de expressão genética e composição de tipos celulares em relação aos embriões humanos pouco depois da implantação.
Os autores reconhecem que os SEMs humanos não são réplicas exatas de embriões, mas destacam seu potencial como uma ferramenta de pesquisa valiosa. Esses modelos oferecem imensas oportunidades de pesquisa, especialmente na investigação dos sinais bioquímicos e mecânicos responsáveis pelo correto desenvolvimento nas fases iniciais e na compreensão dos fatores que contribuem para anormalidades no desenvolvimento.
Conforme o Dr. Hanna destaca, muitos fracassos na gravidez e defeitos de nascimento têm origem nas primeiras semanas, frequentemente antes de uma mulher sequer estar ciente de sua gravidez. Esses modelos prometem revelar insights críticos sobre o desenvolvimento precoce e os problemas potenciais que podem surgir durante esse período crucial. O conhecimento gerado por essa pesquisa tem o potencial de transformar nossa compreensão e capacidade de abordar questões relacionadas à saúde reprodutiva e ao desenvolvimento embrionário humano. [Science Alert]
