Bara två veckor efter att de tillkännagav utvecklingen av en mössembryomodell, komplett med hjärtslag och grunden för en hjärna och andra organ, från musstamceller, forskare i laboratoriet av Magdalena Zernicka-Goetz, Bren professor i biologi och biologisk teknik, har publicerat nya rön om en annan musembryonmodell som når liknande utvecklingsstadier, men skapad av endast embryonala stamceller från mus. Denna modifiering har förenklat protokollet och gör embryomodellen lättare att adoptera i andra laboratorier.

Den nya studien visas i tidskriften Cell Stem Cell den 8 september. Forskningen leddes av doktoranderna Kasey Lau och Hernan Rubinstein från University of Cambridge respektive Weizmann Institute of Science.

"Denna upptäckt öppnar nya vägar för att förstå varför den stora majoriteten av mänskliga graviditeter går förlorade och för att skapa kunskap som kommer att förhindra att detta händer", säger Zernicka-Goetz, som också är professor i däggdjursutveckling och stamcellsbiologi vid Cambridge University vid institutionen för fysiologi, utveckling och neurovetenskap. "Denna kunskap kommer också att låta oss, med tiden, reparera vävnader och organ mycket mer effektivt än vi kan göra nu."

"När vi utvecklar dessa modeller ytterligare kommer vi att lära oss mer om signalerna som initierar och styr utvecklingen av organ, vilket kommer att ge oss vägar för att hjälpa till att generera organ i kultur som i slutändan kommer att finna tillämpning inom transplantationskirurgi eller i regenerativ medicin." förklarar hon.

I en artikel publicerad i tidskriften Nature den 25 augusti beskrev teamet hur man utvecklar en musembryonmodell av embryonala och extraembryonala musstamceller. Istället för att skapa musembryon genom den naturliga biologiska metoden att kombinera ägg och spermier, guidade teamet tre populationer av odlade stamceller att interagera, inducerar uttrycket av vissa gener och etablerar en miljö för cellerna att "prata" med varandra. Som ett resultat av detta självorganiserade stamcellerna sig till strukturer som sedan fortsatte genom successiva utvecklingsstadier tills musembryonmodellen hade bankande hjärtan och grunden för en hjärna och alla andra organ, förutom gulesäcken och som underlättar gas och näringsämnen utbyte mellan embryot och modern. Detta är det mest avancerade utvecklingsstadiet som hittills uppnåtts i en stamcellsbaserad modell.

Naturligtvis, under de första dagarna efter befruktningen, utvecklas tre huvudtyper av vävnader i det tidiga musembryot:en kommer så småningom att bli kroppens vävnader och de andra två kommer att stödja embryots utveckling. En av dessa två senare typer, känd som trophectoderm, kommer att bli moderkakan, som förbinder fostret med modern och ger syre och näringsämnen. Den andra, känd som primitiv endoderm, kommer att ge upphov till gulesäcken, där embryot växer och från vilket det får näring i tidig utveckling.

Tre typer av stamceller kan härledas från var och en av dessa tre vävnader från musembryot och odlas på obestämd tid i laboratoriet.

Med utgångspunkt i den tidigare forskningen är musembryonmodellen som rapporteras i den nya artikeln endast gjord av en enda typ av odlade stamceller:de embryonala stamcellerna (ESC). Obehandlade ESC:er blir embryots kropp. En annan ESC-linje lockas av forskare att bli som extraembryonala endodermstamceller, som ger en uppsättning utvecklingssignaler. Teamet driver också en tredje ESC-linje för att bli som trofoblaststamceller, som ger en andra uppsättning utvecklingssignaler. Således kan teamet rekonstruera de tre stora vävnaderna i det utvecklande musembryot genom att bara börja med ESC. Detta har förenklat protokollet samtidigt som de viktiga signalhändelserna mellan de tre vävnaderna, som är avgörande för att bygga embryots kroppsplan, har bevarats.

"Av de tre stamcellstyperna är endast ESC:erna pluripotenta - det vill säga, endast ESC:erna har potential att utvecklas till vilken vävnad som helst i kroppen", förklarar Zernicka-Goetz. "Men för att göra detta kräver de de andra två typerna av extra-embryonala stamceller. ESC:er kan riktas till att bli dessa andra två extra-embryonala celltyper. På så sätt slutar vi med tre startcellstyper som alla genereras från enda ESC-linje." + Utforska vidare

'Syntetiskt' musembryo med hjärna och bultande hjärta odlat från stamceller