3D καλλιέργεια για την ανάπτυξη εμβρύων στο εργαστήριο
Ερευνητές του European Molecular Biology Laboratory (EMBL) βρήκαν έναν νέο τρόπο ανάπτυξης και παρακολούθησης πολύ πρώιμων εμβρύων στο εργαστήριο, ανοίγοντας ένα σπάνιο παράθυρο σε ένα ελάχιστα μελετημένο στάδιο ανάπτυξης. Χρησιμοποιώντας μια δομή τρισδιάστατης καλλιέργειας και ένα υπερσύγχρονο σύστημα απεικόνισης, οι επιστήμονες μπορούν να παρακολουθούν στενά τις αλλαγές που υφίστανται τα έμβρυα κατά τη διάρκεια της περι-εμφυτευτικής περιόδου
Μία από τις πιο κοινές αιτίες υπογονιμότητας είναι η αποτυχία εμφύτευσης, δηλαδή της διαδικασίας με την οποία το πρώιμο έμβρυο (που έχει φτάσει στο επίπεδο της βλαστοκύστης) προσκολλάται στο τοίχωμα της μήτρας. Ωστόσο, παρά την κρίσιμη σημασία της, η εμφύτευση και οι αλλαγές που προκαλούνται κατόπιν στο εμφυτευμένο έμβρυο είναι εμφανώς δύσκολο να μελετηθούν.
Μια πρόσφατη μελέτη από ερευνητές του EMBL προτείνει μια νέα μέθοδο για την ανάπτυξη πρώιμων εμβρύων στο εργαστήριο. Χρησιμοποιώντας ένα σύστημα τρισδιάστατης καλλιέργειας οι επιστήμονες μπορούν να παρακολουθούν στενά τις αλλαγές των εμβρύων στην προε-εμφυτευτική και μετά την εμφύτευση περίοδο. Η μελέτη προκύπτει από μια συνεργασία μεταξύ της ερευνητικής ομάδας του Takashi Hiiragi στο Ινστιτούτο Hubrecht, KNAW της Ολλανδίας και των ομάδων της Anna Erzberger και της Anna Kreshuk του EMBL
Όπως είναι γνωστό, μετά τη γονιμοποίηση, τα έμβρυα καλλιεργούνται στις κατάλληλες συνθήκες στο εργαστήριο, μέχρι να είναι έτοιμα για τη μεταφορά τους πίσω στη μήτρα της γυναίκας. Η καλλιέργεια πραγματοποιείται μέσα σε ειδικούς μινι-επωαστές με τη βοήθεια ειδικών καλλιεργητικών μέσων. Οι ερευνητές του EMBL υπέθεσαν ότι η ανάπτυξη των εμβρύων σε επίπεδες επιφάνειες σε δισδιάστατες καλλιέργειες θα μπορούσε να προκαλέσει ανώμαλη διαίρεση των εμβρυικών κυττάρων και να διαταράξει τη διαδικασία μορφογένεσης – σχηματισμού ιστών. Για να αποφευχθεί αυτό, αποφάσισαν να δοκιμάσουν ένα 3D σύστημα καλλιέργειας που μιμείται περισσότερο τις συνθήκες in vivo.
Σύμφωνα με σχετική μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Developmental Cell, οι ερευνητές συνέλεξαν έμβρυα ποντικιών τεσσεράμισι μέρες μετά τη γονιμοποίηση και τα ενσωμάτωσαν σε μια 3D μήτρα γέλης. Μέσα σε αυτή τη μήτρα, τα έμβρυα αναπτύσσονται έως και 48 ώρες με μια αναπτυξιακή τροχιά που αντικατοπτρίζει στενά αυτό που συμβαίνει in vivo. Οι επιστήμονες με τη χρήση φωτονικής μικροσκοπίας και μηχανικής μάθησης μπόρεσαν να παρακολουθήσουν την ανάπτυξη του εμβρύου σε πραγματικό χρόνο (ζωντανή απεικόνιση), να πραγματοποιήσουν λεπτομερείς ποσοτικές αναλύσεις που δεν ήταν δυνατές πριν, αλλά και να ανακαλύψουν κρίσιμες γνώσεις σχετικά με τις βιοφυσικές πτυχές της ανάπτυξης.
Πιο συγκεκριμένα, αυτό το 3D μοντέλο καλλιέργειας επέτρεψε στους ερευνητές να διερευνήσουν στενά τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ της εσωτερικής κυτταρικής μάζας, του τροφεκτοδέρματος, και των στιβάδων ιστού που βρίσκονται έξω από το έμβρυο και που βοηθούν στην υποστήριξη της ανάπτυξής του. Η εσωτερική κυτταρική μάζα θα αποτελέσει το μελλοντικό έμβρυο και θα δώσει γένεση σε εξωεμβρυονικές δομές, όπως το άμνιο και ο λεκιθικός σάκος, ενώ από την εξωτερική παράγεται το χόριο, δηλαδή το τμήμα του πλακούντα που επιτρέπει την εμφύτευση του εμβρύου.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν τώρα να συνεχίσουν να βελτιώνουν το μοντέλο τους και να το εφαρμόσουν στη διερεύνηση των πρώιμων αναπτυξιακών οδών σε έμβρυα θηλαστικών.
