Maak kennis met de kunstmatige embryo's die griezelig en spectaculair worden genoemd

Video van groeiende synthetische embryo's Universiteit van Michigan, Ann Arbor | Bewerkt door MIT Technology review

De stamcellen leven maar een paar dagen, tussen kleine pilaren op het oppervlak van een microfluïdisch compartiment. Maar gedurende die tijd laat een stop-motionvideo zien hoe de cellen zich vermenigvuldigen, veranderen en zich organiseren in holle bollen.

Ze volgen hun ultieme programma: proberen om in een embryo te veranderen. En ze doen het verrassend goed.

Vandaag, onderzoekers van de Universiteit van Michigan zijn aan het rapporteren dat ze hebben geleerd om op efficiënte wijze realistische modellen van menselijke embryo's te maken uit stamcellen. Ze denken dat de vooruitgang hen in staat zal stellen vruchtbaarheidsmedicijnen te testen en de vroegste fasen van de zwangerschap te bestuderen, maar het roept ook nieuwe juridische en ethische problemen op.

De kunstmatige embryo's werden gemaakt door stamcellen ertoe te bewegen spontaan kleine bolvormige structuren te vormen, waaronder het begin van een vruchtzak en de binnenste cellen van het embryo (het deel dat de ledematen, het hoofd en de rest van hun lichaam zou worden. ) hoewel ze weefsels missen die nodig zijn om een ​​placenta te maken.

Het is griezelig hoeveel het lijkt op een menselijk embryo, zegt Alfonso Martinez Arias, een geneticus aan de Universiteit van Cambridge die bekend is met de onderzoeksresultaten die vandaag in het tijdschrift Nature zijn gepubliceerd. Deze is bijzonder spectaculair.

Voor nu, zeggen wetenschappers, zijn dit geen echte embryo's en missen ze het vermogen om in een persoon te veranderen. Naarmate vergelijkbaar onderzoek zich echter in Europa en China voortschrijdt, roept het vragen op over hoe dicht wetenschappers werkelijk staan ​​bij het synthetisch creëren van levensvatbare menselijke embryo's in hun laboratoria.

Tot nu toe hebben teams stamcellen kunnen overhalen om verschillende belangrijke vroege delen van de reis van het embryo te recapituleren, zoals het vormen van het begin van zenuwweefsel en sperma of eicellen en het nemen van vroege beslissingen, zoals wat de kop van een dier wordt en wat er zal gebeuren. wees de staart (zie 10 Breakthrough Technologies 2018: kunstmatige embryo's).

Degenen die zijn ontwikkeld door het Michigan-team, dat werd geleid door bio-ingenieur Jianping Fu en bioloog Deborah Gumucio, mochten maar vier dagen leven en hebben niet alle celtypen die nodig zijn om als een echte conceptus te kwalificeren, zoals het implanterende embryo bekend staat en hebben waarschijnlijk andere afwijkingen en beperkingen.

Maar wetenschappers denken dat het niet lang zal duren voordat ze in het laboratorium embryo's kunnen synthetiseren die bijna niet te onderscheiden zijn van natuurlijk gecreëerde. Het onderzoek naar kunstmatige muisembryo's is al zo ver gevorderd dat wetenschappers ze overdragen aan vrouwelijke surrogaten en proberen levende dieren te maken, hoewel ze daar nog niet in zijn geslaagd.

De zorg is dat als wetenschappers menselijke embryo's in het laboratorium zouden kunnen maken, iemand de systemen zou kunnen gebruiken om genetisch gemodificeerde mensen te genereren, een dystopisch scenario dat lijkt op de centrale broederijen die in de roman worden beschreven Dappere nieuwe wereld .

Afgelopen december voegde Martinez Arias zich bij Fu en verschillende anderen die schreven een redactie een beroep doen op regelgevers om wetenschappelijk onderzoek met de modellen toe te staan, maar een wettelijk verbod op te leggen om ze te gebruiken om te proberen een zwangerschap te beginnen. We dringen er bij regelgevers op aan om het gebruik van op stamcellen gebaseerde entiteiten voor reproductieve doeleinden te verbieden, zeiden ze.

Fu zegt dat alleen iemand gek zou proberen een persoon te maken met behulp van een synthetisch embryo. Maar gezien de snelle opmars van de wetenschap vindt hij een wettelijk verbod belangrijk. Veel wetenschappers proberen grenzen te verleggen en mensen overschrijden grenzen. Als je wetenschappers zelfregulatie laat, is dat hoe de gen-bewerkte baby's zijn ontstaan. Ik vertrouw zelfregulering niet, zegt Fu.

Hier is hoe ze het deden

Het is bekend dat stamcellen die in een schaaltje achterblijven spontaan in hartspier veranderen en gaan kloppen. Ook zijn er klodderachtige hersenorganoïden die elektrische golven uitzenden, en mini-ingewanden die kunnen worden gebruikt om te testen of medicijnen werken.

Het nieuwe onderzoek gaat verder en bootst efficiënt de ontwikkelingsdagen van een embryo na. Volgens het rapport plaatste Fu's team individuele stamcellen in kleine sleuven op een microfluïdische chip en gaf vervolgens chemische aanwijzingen die hen hielpen te delen en de vorm van een embryo aan te nemen.

Het Michigan-team, waarvan de voorlopige resultaten in 2017 het nieuws haalden, zegt nu dat ze de stamcellen meer dan 90% van de tijd in embryo-achtige structuren kunnen laten veranderen, en dat ze er honderden hebben gemaakt.

Dit is de nieuwe standaard voor beheersbaarheid, wat het tot een experimenteel platform maakt, zegt Fu. Elk kanaal heeft veel kamers en elk kan een bolletje pluripotente stamcellen vangen. Chemicaliën bereiken slechts één kant van de bal, dus wanneer en waar de stamcellen worden gestimuleerd, is zeer gecontroleerd.

Voor ontwikkelingsbiologen - zij die bestuderen hoe lichamen zich vormen - zijn systemen die het menselijk embryo modelleren een reden tot grote opwinding. Fu zegt dat teams in Japan en het VK het microfluïdische apparaat uit Michigan al gebruiken om te onderzoeken hoe bepaalde cellen in het embryo worden aangewezen als toekomstige sperma- of eicellen. Als ze dat kunnen bepalen, kan dat leiden tot manieren om voortplantingscellen te maken voor mensen die ze niet hebben.

Financieringsverwarring

De snelle ontwikkeling van embryomodellen vormt een uitdaging voor de National Institutes of Health, die niet zeker weet of het dit soort onderzoek kan financieren vanwege een wet die het verbiedt te betalen voor experimenten met menselijke embryo's. Die wet, het Dickey-Wicker-amendement, is geschreven om te zeggen dat elk menselijk organisme dat uit cellen wordt gemaakt, als een embryo telt.

Omdat het niet duidelijk is wat als een organisme wordt aangemerkt - die term betekent een levensvorm, maar is niet in de wet gedefinieerd - is het agentschap begonnen met het doorgeven van subsidieaanvragen van onderzoekers als Fu aan een speciale stuurgroep voor onderzoek op menselijke embryo's, bemand door ambtenaren van het agentschap die zal bepalen of ze de wet overtreden.

We hebben geen financieringsbeleid, maar we moeten elke subsidie ​​die aanleiding geeft tot bezorgdheid beoordelen, zegt Carrie Wolinetz, associate director voor wetenschapsbeleid bij de NIH. Ze kunnen zeggen dat [dit] een te groot juridisch risico met zich meebrengt. Ze is het ermee eens dat de vraag is of embryo-achtige entiteiten zoals degene die Fu creëert een organisme kunnen vormen of niet, en voegt eraan toe dat dit een zeer snel evoluerend gebied van onderzoek en wetenschap is en dat we het willen begrijpen.

Om dat te doen, neemt de NIH deel aan een eendaagse workshop , gepland voor begin volgend jaar op de National Academies, in Washington. De doelstellingen van de workshop zijn onder meer het proberen te identificeren van verschillen tussen zoogdierembryomodelsystemen en bonafide zoogdierembryo's. Ook zegt de International Society for Stem Cell Research, een wetenschappelijke organisatie die stamcelbiologen vertegenwoordigt, dat het de laboratoriummodellen zal aanpakken bij het herzien van zijn richtlijnen voor wetenschappers.

De politiek kan het niet bijhouden

De financieringsverwarring, zeggen wetenschappers, is verergerd door recente federale beleidswijzigingen die het geld voor onderzoek met abortussen beperken. In juni heeft het ministerie van Volksgezondheid en Human Services zei dat het zou eindigen al het overheidsonderzoek waarbij foetaal weefsel van electieve beëindigingen wordt gebruikt. Het kan nog steeds academische wetenschappers financieren, maar alleen na een betrokken ethische toetsing.

Als onderdeel van de aanpak, die het meest werd toegeschreven aan abortuspolitiek, zei HHS dat het zou werken om ervoor te zorgen dat alternatieven voor foetaal weefsel worden gefinancierd en versneld en gaf aan dat het prioriteit zou geven aan modellen die embryo's nabootsen. Toen een filiaal van de NIH echter een uitnodigingen om geld aan te vragen om alternatieven voor foetaal weefsel te ontwikkelen dit jaar sloot het verzoek specifiek menselijke embryomodelsystemen uit die van stamcellen werden gemaakt.

Wetenschappers zeggen dat dergelijke tegenstrijdigheden aantonen dat de financiering wordt beïnvloed door de politiek. Het is bizar - hersenorganoïden zijn prima, maar vaag embryo-dingen zijn dat niet, zei een onderzoeker, die off the record wilde spreken omdat hij lopende subsidies heeft.

Deze week, in een apart verslag , beschreef een team van de Rockefeller University hoe ze groepen cellen hadden nagebootst waarvan de organisatie vergelijkbaar is met de vroege vorming van de hersenen, het zenuwstelsel en de huid van een embryo van een maand oud. In dat stadium is een menselijk embryo een minuscule garnaalachtige structuur met kleine ledematenknoppen.

De Rockefeller-onderzoekers, onder leiding van Eric Siggia en Ali Brivanlou, noemen hun structuren neuruloïden. Ze zeggen dat vanwege de moeilijkheid om in dit vroege stadium echte menselijke embryo's te verkrijgen of te bestuderen, ze hun technologie als de enige praktische oplossing beschouwen. Ze hebben een startend bedrijf opgericht, Rumi Scientific, dat van plan is medicijnen op de neuruloïden te screenen op aandoeningen zoals de ziekte van Huntington.

Siggia noemt de verschuivende posities van de regering een teken van de huidige staat van verwarring terwijl ze probeert te achterhalen wat een embryo is en wat niet. Maar hij zegt dat zijn onderzoek onaangetast is: we worden door dit alles niet afgeremd. We gebruiken gewoon particuliere middelen.

zich verstoppen