Модел на човешки ембрион, отгледан в лаборатория, генерира собствена кръв

Учени от Университета в Кеймбридж създадоха триизмерни ембриоподобни структури, получени от човешки стволови клетки, които генерират кръвни клетки, имитирайки процеса в естествени ембриони. Методът, публикуван в списанието Cell Reports, има потенциал да симулира кръвни заболявания като левкемия и да произвежда дълготрайни кръвни стволови клетки за трансплантации.

Как се стига до откритието

За целите на проучването учените използват човешки стволови клетки, за да създадат триизмерни ембриоподобни структури, които симулират клетъчни промени, настъпващи по време на най-ранните етапи на човешкото развитие, когато органите и кръвоносната система започват да се формират. Развитието на ембриоподобните структури, наречени от екипа „хематоиди“, е наблюдавано под микроскоп в лабораторни условия.

Наблюденията показват, че до втория ден хематоидите се самоорганизират в три зародишни слоя, наречени ектодерма, мезодерма и ендодерма – основите на човешкото тяло, които са от решаващо значение за оформянето на всеки орган и тъкан, включително кръвта. До осмия ден се образуват сърдечни клетки, които дават началото на сърцето в развиващия се ембрион, а до тринадесетия ден екипът наблюдава появата на червени петна от кръв в хематоидите.

„Беше вълнуващ момент, когато кървавочервеният цвят се появи в съда – той беше видим дори с просто око.“, споделя д-р Джитеш Нойпане, изследовател в Института „Гърдън“ към Университета в Кеймбридж и първи автор на изследването. „Нашият модел имитира развитието на човешката фетална кръв в лаборатория. Това хвърля светлина върху начина, по който кръвните клетки се образуват естествено по време на ембриогенезата.“

Подход с огромен потенциал

Хематоидите притежават вълнуващ потенциал за по-добро разбиране на кръвообразуването по време на ранното човешко развитие и симулиране на кръвни заболявания като левкемия, както и за производство на дълготрайни кръвни стволови клетки за трансплантации.

Човешките стволови клетки, използвани за получаване на хематоиди, могат да бъдат създадени от всяка клетка в тялото. Това означава, че подходът има голям потенциал и за персонализираната медицина в бъдеще, позволявайки производството на кръв, която е напълно съвместима с пациента.

Въпреки че съществуват други методи за генериране на човешки кръвни стволови клетки в лаборатория, те изискват коктейл от допълнителни протеини, които да поддържат растежа и развитието на стволовите клетки. Новият подход имитира естествения процес на развитие, базиран на самоорганизиращ се модел, подобен на човешки ембрион, където вътрешната поддържаща среда стимулира образуването на кръвни и сърдечни клетки в рамките на една и съща система.

„Този модел предлага мощен начин за изучаване на развитието на кръвта в човешкия ембрион. Въпреки че все още е в ранен стадий, способността за производство на кръвни клетки в лаборатория бележи значителна стъпка към бъдещи регенеративни терапии, които използват собствените клетки на пациента за възстановяване и регенериране на увредени тъкани.“, коментира проф. Азим Сурани, изследовател в Института „Гърдън“ към Университета в Кеймбридж.

Хвърляне на светлина върху ранното човешко развитие

Моделите на ембриони, получени от стволови клетки, са от решаващо значение за разширяване на познанията за ранното човешко развитие.

Кръвните клетки в хематоидите се развиват до етап, който приблизително съответства на четвърта до пета седмица от ембрионалното развитие. Този много ранен етап от живота не може да бъде наблюдаван директно в човешки ембрион, тъй като до този момент той е имплантиран в майчината утроба.