Et musembryo har blitt dyrket i en kunstig livmor - mennesker kan være neste

Fotografiene alene forteller en fantastisk historie – et musefoster, komplett med bankende hjerteceller, et hode og begynnelsen av lemmer, levende og vokser i en glasskrukke.

Ifølge en vitenskapelig gruppe i Israel, som tok bildet, har forskerne dyrket mus i en kunstig livmor i så lenge som 11 eller 12 dager, omtrent halvparten av dyrets naturlige drektighetsperiode.

Det er rekord for utvikling av et pattedyr utenfor livmoren, og ifølge forskerteamet kan menneskelige embryoer bli neste gang – noe som reiser store nye etiske spørsmål.

Dette setter scenen for andre arter, sier Jacob Hanna, en utviklingsbiolog ved Weizmann Institute of Science, som ledet forskerteamet. Jeg håper at det vil tillate forskere å dyrke menneskelige embryoer frem til uke fem.

Å dyrke menneskelige embryoer i laboratoriet så lenge, langt inn i første trimester, ville sette vitenskapen på kollisjonskurs med abortdebatten. Hanna mener laboratoriedyrkede embryoer kan være en forskningserstatning for vev som stammer fra aborter, og muligens også en kilde til vev for medisinske behandlinger.

Hvordan de gjorde det

Hannas team dyrket museembryoene lenger ved å tilsette blodserum fra menneskelige navlestrenger, agitere dem i glasskrukker og pumpe inn en trykksatt oksygenblanding. Hanna sammenligner prosessen med å sette en covid-19-pasient på en ventilasjonsmaskin.

Det tvinger oksygenet inn i cellene, sier han. Da er pasienten mye mer fornøyd. Du kan se at den har et blodsystem og at alle de store organsystemene fungerer.

En video laget av forskere ved Weizmann Institute of Science viser museembryoer med bankende hjerter. Laboratoriet presser på hvor langt embryoer kan dyrkes i laboratoriet.

Museembryoene døde først etter at de ble for store til at oksygenet kunne diffundere gjennom dem, siden de mangler den naturlige blodtilførselen en morkake kan gi.

Arbeidet skaper et vitenskapelig vindu mot det tidlige embryoet, som normalt er skjult inne i livmoren. I en publikasjon i dag i tidsskriftet Nature beskriver det israelske teamet en serie eksperimenter der de tilsatte giftstoffer, fargestoffer, virus og menneskelige celler til de utviklende embryonale musene, alt for å studere hva som ville skje.

Det er en tour de force - veldig, veldig imponerende, sier Alfonso Martinez Arias, en utviklingsbiolog og stamcelleforsker basert ved Pompeu Fabra University i Spania, som ikke var involvert i forskningen.

Neste: mennesker

Hanna sier at forskere også vil ønske å utvikle menneskelige embryoer på denne måten. Han erkjenner at bilder av laboratoriedyrkede menneskelige embryoer med en omtrent gjenkjennelig form – hode, hale og lemknopper – kan være sjokkerende. Den menneskelige ekvivalenten til Hannas 12 dager gamle mus ville være et embryo i første trimester.

Relatert historie

Forskere planlegger å droppe 14-dagers embryoregelen, en nøkkelgrense for stamcelleforskning

Ettersom teknologien for å manipulere embryonal liv akselererer, ønsker forskerne å kvitte seg med deres største stoppskilt.

Jeg forstår vanskelighetene. Jeg forstår. Du går inn i abortenes domene, sier Hanna. Han sier imidlertid at han kan rasjonalisere slike eksperimenter fordi forskere allerede studerer fem dager gamle menneskelige embryoer fra IVF-klinikker, som også blir ødelagt i den prosessen.

Så jeg ville tatt til orde for å dyrke den til dag 40 og deretter kaste den, sier Hanna. I stedet for å få vev fra aborter, la oss ta en blastocyst og dyrke den.

Forskningen er en del av en eksplosjon av nye teknikker og ideer for å studere tidlig utvikling. I dag, i samme utgave av Nature, rapporterer to andre forskningsgrupper om et sprang fremover i å lage kunstige menneskelige embryoer.

Disse lagene klarte å lokke vanlige hudceller og stamceller til sette sammen til like tidlige menneskelige embryoer de kaller blastoider, som de dyrket i ca 10 dager i laboratoriet. Flere typer kunstige modeller av embryoer har blitt beskrevet før, men de som beskrives i dag er blant de mest komplette, fordi de har cellene som trengs for å danne en morkake. Det betyr at de er et skritt nærmere å være levedyktige menneskelige embryoer som kan utvikle seg videre, selv frem til fødselen.

Forskere sier at de aldri ville prøve å etablere en graviditet med kunstige embryoer – en handling som i dag ville vært forbudt i de fleste land.

I stedet, sier Hanna, ville et åpenbart neste skritt være å legge disse embryomodellene til systemet hans med spinnende krukker og se hvor mye videre de kan utvikle seg. Det tok seks år med veldig intenst arbeid for å få dette systemet dit det er, sier Hanna. Vi har som mål å gjøre det med syntetiske embryoer også.

Tidlige dager

Foreløpig forblir den kunstige livmorteknologien kompleks og kostbar, sier Martinez Arias. Han tror ikke mange andre laboratorier vil være i stand til å bruke det, noe som begrenser virkningen på kort sikt, og han er ikke for å dyrke menneskelige embryoer på denne måten: Det er dyrt og komplisert, så vi må se hvor nyttig det er. .

Mus-i-en-krukke-teknologien trenger også andre forbedringer, sier Hanna. Han var ikke i stand til å dyrke musene fra et befruktet egg helt til dag 12. I stedet samlet han 5 dager gamle embryoer fra gravide mus og flyttet dem inn i inkubatorsystemet, hvor de bodde en uke til.

Problemet er at for øyeblikket utvikler museembryoene seg riktig bare hvis de kan festes til en faktisk muselivmor, i det minste for en kort stund. Hannas team jobber med å tilpasse prosedyren slik at de kan utvikle musene helt in vitro.

Hanna sier at han ikke er interessert i å bringe mus til termin inne i laboratoriet. Målet hans er å se og manipulere tidlig utvikling. Jeg vil se hvordan programmet utfolder seg, sier han. Jeg har mye å studere.

utestengt?

Langtidsstudier av levende menneskelige embryoer som utvikler seg i laboratoriet er for tiden forbudt under den såkalte 14-dagers regel, en retningslinje (og en lov i noen land) ifølge hvilken embryologer har blitt forbudt å dyrke menneskelige embryoer i mer enn to uker.

En viktig vitenskapelig organisasjon, International Society for Stem Cell Research, eller ISSCR, har imidlertid planer om å anbefaler å oppheve forbudet og la noen embryoer vokse lenger.

Hanna sier at det betyr at han kan dyrke menneskelige embryoer i inkubatoren sin – så lenge israelske etikkstyrer melder seg ut, noe han tror de ville gjort.

Når retningslinjene er oppdatert kan jeg søke, og det vil bli godkjent. Det er et veldig viktig eksperiment, sier Hanna. Vi trenger å se menneskelige embryoer gastrulere og danne organer og begynne å forstyrre det. Fordelen med å dyrke menneskelige embryoer til uke tre, uke fire, uke fem er uvurderlig. Jeg synes i det minste disse eksperimentene bør vurderes. Hvis vi kan komme til et avansert menneskelig embryo, kan vi lære så mye.

Et system med roterende flasker utviklet i Israel kan holde museembryoer i live utenfor livmoren. Embryoene blir utsatt for trykksatt oksygen i flere dager.

Hanna sier at for å gjøre slike eksperimenter mer akseptable, kan menneskelige embryoer endres for å begrense deres potensiale til å utvikle seg fullt ut. En mulighet ville være å installere genetiske mutasjoner i en kalsiumkanal for å forhindre at hjertet noen gang slår.

Jeg spurte Hanna om han hadde søkt råd fra etikere eller religiøse personer. Han sa at han ikke har det. I stedet venter han på råd fra sitt profesjonelle organ og etikkgodkjenning fra universitetet.

ISSCR er min rabbiner, sier han.

Det kan være uventede praktiske anvendelser av dyrking av menneskelige embryoer i krukker. William Hurlbut, en lege og bioetiker ved Stanford University, sier at systemet foreslår for ham en måte å skaffe primitive organer, som lever- eller bukspyttkjertelceller, fra menneskelige embryoer i første trimester, som deretter kan dyrkes videre og brukes i transplantasjonsmedisin. Hanna er enig i at dette er en potensiell retning for teknologien.

Den vitenskapelige grensen beveger seg fra molekyler og reagensrør til levende organismer, sier Hurlbut. Jeg tror ikke at organhøsting er så langsøkt. Det kan til slutt komme dit. Men det er veldig vanskelig, fordi en persons grense er ikke en annen persons grense.

gjemme seg