Et musefoster er blevet dyrket i en kunstig livmoder - mennesker kan være den næste

Alene fotografierne fortæller en fantastisk historie - et musefoster, komplet med bankende hjerteceller, et hoved og begyndelsen af ​​lemmer, levende og voksende i en glaskrukke.

Ifølge en videnskabelig gruppe i Israel, som tog billedet, har forskerne dyrket mus i en kunstig livmoder i så længe som 11 eller 12 dage, omkring halvdelen af ​​dyrets naturlige drægtighedsperiode.

Det er rekord for udvikling af et pattedyr uden for livmoderen, og ifølge forskerholdet kan menneskelige embryoner blive det næste - hvilket rejser store nye etiske spørgsmål.

Dette sætter scenen for andre arter, siger Jacob Hanna, en udviklingsbiolog ved Weizmann Institute of Science, som ledede forskerholdet. Jeg håber, at det vil give videnskabsfolk mulighed for at dyrke menneskelige embryoner indtil uge fem.

At dyrke menneskelige embryoner i laboratoriet så længe, ​​dybt ind i første trimester, ville bringe videnskaben på kollisionskurs med abortdebatten. Hanna mener, at laboratoriedyrkede embryoner kan være en forskningserstatning for væv, der stammer fra aborter, og muligvis også en kilde til væv til medicinske behandlinger.

Hvordan de gjorde det

Hannas team dyrkede museembryonerne længere ved at tilføje blodserum fra menneskelige navlestrenge, omrøre dem i glaskrukker og pumpe en iltblanding under tryk. Hanna sammenligner processen med at sætte en covid-19 patient på en ventilationsmaskine.

Det tvinger ilten ind i cellerne, siger han. Så er patienten meget gladere. Du kan se, at det har et blodsystem, og alle de store organsystemer fungerer.

En video lavet af forskere ved Weizmann Institute of Science viser museembryoner med bankende hjerter. Laboratoriet presser, hvor langt embryoner kan dyrkes i laboratoriet.

Museembryonerne døde først, efter at de blev for store til, at ilten kunne diffundere igennem dem, da de mangler den naturlige blodforsyning, en moderkage kunne give.

Værket skaber et videnskabeligt vindue til det tidlige embryo, som normalt er skjult inde i livmoderen. I en udgivelse i dag i tidsskriftet Nature beskriver det israelske hold en række eksperimenter, hvor de tilføjede toksiner, farvestoffer, vira og menneskelige celler til de udviklende embryonale mus, alt sammen for at studere, hvad der ville ske.

Det er en tour de force - meget, meget imponerende, siger Alfonso Martinez Arias, en udviklingsbiolog og stamcelleforsker baseret på Pompeu Fabra University i Spanien, som ikke var involveret i forskningen.

Næste: mennesker

Hanna siger, at videnskabsmænd også vil ønske at udvikle menneskelige embryoner på denne måde. Han erkender, at billeder af laboratoriedyrkede menneskelige embryoner med en nogenlunde genkendelig form - hoved, hale og lemmerknopper - kunne være chokerende. Den menneskelige ækvivalent til Hannas 12 dage gamle mus ville være et embryo i første trimester.

Relateret historie

Forskere planlægger at droppe 14-dages embryoreglen, en nøglegrænse for stamcelleforskning

Efterhånden som teknologien til at manipulere embryonalt liv accelererer, ønsker forskerne at slippe af med deres største stopskilt.

Jeg forstår vanskelighederne. Jeg forstår. Du går ind på aborternes domæne, siger Hanna. Han siger dog, at han kan rationalisere sådanne eksperimenter, fordi forskere allerede studerer fem dage gamle menneskelige embryoner fra IVF-klinikker, som også bliver ødelagt i den proces.

Så jeg vil gå ind for, at man dyrker det til dag 40 og så bortskaffer det, siger Hanna. I stedet for at få væv fra aborter, lad os tage en blastocyst og dyrke den.

Forskningen er en del af en eksplosion af nye teknikker og ideer til at studere tidlig udvikling. I dag, i samme nummer af Nature, rapporterer to andre forskergrupper om et spring fremad med hensyn til at skabe kunstige menneskelige embryoner.

Disse hold formåede at lokke almindelige hudceller og stamceller til samles selv til tidlige menneskelige embryoner, der ligner hinanden, de kalder blastoider, som de dyrkede i omkring 10 dage i laboratoriet. Flere slags kunstige modeller af embryoner er blevet beskrevet før, men de, der beskrives i dag, er blandt de mest komplette, fordi de besidder de celler, der skal til for at danne en moderkage. Det betyder, at de er et skridt tættere på at være levedygtige menneskelige embryoner, der kan udvikle sig yderligere, selv indtil fødslen.

Forskere siger, at de aldrig ville forsøge at etablere en graviditet med kunstige embryoner - en handling, der ville være forbudt i dag i de fleste lande.

I stedet, siger Hanna, ville et oplagt næste skridt være at tilføje disse embryomodeller til hans system af spindekrukker og se, hvor meget videre de kan udvikle sig. Det tog seks års meget intenst arbejde at få det her system til, hvor det er, siger Hanna. Vi har som mål også at gøre det med syntetiske embryoner.

Tidlige dage

For nu er den kunstige livmoderteknologi stadig kompleks og dyr, siger Martinez Arias. Han tror ikke på, at mange andre laboratorier vil være i stand til at bruge det, hvilket begrænser dets indvirkning på kort sigt, og han går ikke ind for at dyrke menneskelige embryoner på denne måde: Det er dyrt og kompliceret, så vi må se, hvor nyttigt det er. .

Mus-i-en-krukke-teknologien har også brug for andre forbedringer, siger Hanna. Han var ikke i stand til at dyrke musene fra et befrugtet æg helt frem til dag 12. I stedet indsamlede han 5 dage gamle embryoner fra gravide mus og flyttede dem ind i rugesystemet, hvor de boede endnu en uge.

Problemet er, at museembryoerne i øjeblikket kun udvikler sig korrekt, hvis de kan fæstnes til en egentlig muselivmoder, i det mindste for en kort tid. Hannas team arbejder på at tilpasse proceduren, så de kan udvikle musene helt in vitro.

Hanna siger, at han ikke er interesseret i at bringe mus til termin inde i laboratoriet. Hans mål er at se og manipulere tidlig udvikling. Jeg vil gerne se, hvordan programmet udvikler sig, siger han. Jeg har masser at studere.

Forbudt?

Langtidsundersøgelser af levende menneskelige embryoner, der udvikles i laboratoriet, er i øjeblikket forbudt i henhold til den såkaldte 14 dages regel, en retningslinje (og en lov i nogle lande), ifølge hvilken embryologer har fået forbud mod at dyrke menneskelige embryoner i mere end to uger.

En vigtig videnskabelig organisation, International Society for Stem Cell Research, eller ISSCR, har imidlertid planer om at anbefale at ophæve forbuddet og lade nogle embryoner vokse i længere tid.

Hanna siger, at det betyder, at han kunne dyrke menneskelige embryoner i sin inkubator - så længe de israelske etiske bestyrelser melder sig ud, noget han tror, ​​de ville gøre.

Når retningslinjerne er opdateret, kan jeg ansøge, og det vil blive godkendt. Det er et meget vigtigt eksperiment, siger Hanna. Vi er nødt til at se menneskelige embryoner gastrulere og danne organer og begynde at forstyrre det. Fordelen ved at dyrke menneskelige embryoner til uge tre, uge ​​fire, uge ​​fem er uvurderlig. Jeg synes, at de eksperimenter i det mindste bør overvejes. Hvis vi kan komme til et avanceret menneskeligt embryo, kan vi lære så meget.

Et system af roterende flasker udviklet i Israel kan holde museembryoner i live uden for livmoderen. Embryonerne udsættes for ilt under tryk i flere dage.

Hanna siger, at for at gøre sådanne eksperimenter mere acceptable, kan menneskelige embryoner ændres for at begrænse deres potentiale til at udvikle sig fuldt ud. En mulighed ville være at installere genetiske mutationer i en calciumkanal for at forhindre, at hjertet nogensinde slår.

Jeg spurgte Hanna, om han havde søgt råd hos etikere eller religiøse personer. Han sagde, at han ikke har. I stedet afventer han råd fra sin faglige organisation og etisk godkendelse fra sit universitet.

ISSCR er min rabbiner, siger han.

Der kan være uventede praktiske anvendelser af dyrkning af menneskelige embryoner i krukker. William Hurlbut, en læge og bioetiker ved Stanford University, siger, at systemet foreslår ham en måde at få primitive organer, som lever- eller bugspytkirtelceller, fra første trimester af menneskelige embryoner, som derefter kan dyrkes yderligere og bruges i transplantationsmedicin. Hanna er enig i, at dette er en potentiel retning for teknologien.

Den videnskabelige grænse bevæger sig fra molekyler og reagensglas til levende organismer, siger Hurlbut. Jeg synes ikke, at organhøst er så langt ude. Det kunne til sidst komme dertil. Men det er meget fyldt, for én persons grænse er ikke en anden persons grænse.

skjule