Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Almanya’dan araştırmacılar, sperm veya yumurtaya ihtiyaç duymadan, kök hücreleri kullanarak yapay embriyo üretti ve bunları rahim dışında uzun süre büyütmeyi başardılar. Üretilen embriyonun önceki benzer modellerden daha uzun süre dayanabilmesi için de yenilikçi bir biyoreaktör geliştirildi.

Bu hafta hakemli bilimsel dergi Cell'de yayımlanan araştırma, biyologların gelişim mekanizmalarını daha derinlemesine araştırmalarına ve doğum kusurlarında neyin yanlış gittiğini daha iyi anlamalarına olanak tanıyacak.

Weizmann Bilim Enstitüsü'nden kök hücre biyoloğu ve ekibinlideri Jacob Hanna, bir sonraki adımda, insan kök hücreleriyle aynı deneyi tekrarlamayı umduklarını söyledi. Daha önce başka araştırma ekipleri de kök hücrelerden yapay embriyolar geliştirdikleri deneylere imza atmıştı, amabunlar doğal sürecin sadece ilk aşamalarını taklit edebilmişti. Öte yandan kök hücreler uzmanlaşmaya başladığında organlar oluşturamadığı için bu deneyler sadece ilk aşamayla sınırlı kalmıştı.

Yeni araştırmada ise embriyoların besinlerle dolu sıvı şişelerin içinde dönmesini sağlayan bir kuluçka makinesi geliştirildi. Kurulum, ekibin oksijen seviyeleri gibi önemli faktörleri hassas bir şekilde kontrol etmesini sağladı. Yapay embriyolar, gerçek olanlarla "hücresel düzeyde çok etkileyici benzerliklere" sahipti.

Leiden Üniversitesi Tıp Merkezi'nden kök hücre biyoloğu Niels Geijsen, "Doğru hücreler doğru zamanda ortaya çıkıyor" ifadelerini kullandı.

Deneyin 8. gününde bu yapılar, 8,5 günlük doğal embriyolara çok benziyordu. Atan bir kalbe, belirgin baş ve kuyruk uçlarına, iskelet kası haline gelen segmentlere, gelişen bir beyin ve omuriliğe sahipti.

Embriyolardaki atan kalp, kese çevresinde oluşan damarlarda kan dolaşımına başlamıştı. Hanna, araştırmacıların 40 binden fazla örnekte gen aktivitesini ölçtüğünü ve beklenen tüm hücre tiplerini doğru yerlerde bulduğunu söylüyor.

1’inci günden (sol üst) 8. güne (sağ alt) kadar sentetik embriyo modellerinin gelişimini görebilirsiniz. Tüm erken organ progenitörleri, atan bir kalp, ortaya çıkan bir kan dolaşımı, bir beyin, bir sinir tüpü ve bir bağırsak yolu da dahil olmak üzere oluşmuştu. Kaynak: Weizmann Bilim Enstitüsü

Hanna, STAT'a verdiği röportajda bulguları şöyle yorumladı, “Bu çalışma, memeli embriyolarının rahim dışında büyüyebileceğini gerçekten gösterdi.”

Ancak bilinmeyen bir nedenle yapay embriyolar 8. gününde gelişmeyi bıraktı. Tipik bir fare gebeliği ise yaklaşık 20 gün sürüyor. Araştırmacılar çalışmanın ileri aşamalarında bu esrarengiz engeli aşmayı ve gelişimi daha da ilerletmeyi umuyor. 

Bir fare embriyosunun yaşamında 8. Gün: sentetik bir model (üstte) ve doğal bir embriyo (altta). Sentetik modeller hem iç yapıların şeklinde hem de farklı hücre tiplerinin gen ifadesi modellerinde yüzde 95 benzerlik gösterdi. Kaynak: Weizmann Bilim Enstitüsü

Prof. Jacob Hanna'nın laboratuvarında geliştirilen kök hücrelerden - yumurta, sperm veya rahim olmadan - sentetik fare embriyo modelleri yetiştirmek için yenilikçi yöntemi gösteren bir diyagram. Kaynak: Weizmann Bilim Enstitüsü

Makale: “Post-Gastrulation Synthetic Embryos Generated Ex Utero from Mouse Naïve ESCs” by Shadi Tarazi, Alejandro Aguilera-Castrejon, Carine Joubran, Nadir Ghanem, Shahd Ashouokhi, Francesco Roncato, Emilie Wildschutz, Montaser Haddad, Bernardo Oldak, Elidet Gomez-Cesar, Nir Livnat, Sergey Viukov, Dmitry Lukshtanov, Segev Naveh-Tassa, Max Rose, Suhair Hanna, Calanit Raanan, Ori Brenner, Merav Kedmi, Hadas Keren-Shaul, Tsvee Lapidot, Itay Maza, Noa Novershtern and Jacob H. Hanna, 1 August 2022, Cell.
DOI: 10.1016/j.cell.2022.07.028