Podle zprávy otištěné v britském vědeckém časopisu Nature vytvořili vědci ve Spojených státech a v Austrálii první modely lidských embryí v Petriho miskách.

Zpráva zmiňuje výsledky dvou studií, které dokázaly, že lidské embryonální kmenové buňky nebo buňky "přeprogramované" z dospělých tkání lze v Petriho misce přimět k tomu, aby se začaly samy organizovat a vytvářet struktury, jež se podobají rané fázi lidských embryí.

Blastoid coby funkční model blastocysty

Raným embryonálním stadiem lidí je podobně jako u jiných savců tzv. blastocysta, tedy struktura vznikající ze shluku buněk vytvořených dělením vajíčka. A právě strukturu podobnou blastocystě nebo blastule (raně embryonálnímu stadiu nižších živočichů) se vědcům podařilo z buněk v Petriho misce vytvořit. Označují ji jako blastoid.

"Jde o první integrovaný model lidského embrya, obsahující buněčné typy, které se vztahují ke všem základním buněčným liniím plodu i jeho podpůrných tkání," cituje server DW zprávu Nature.

Podle studií by mohlo jít o dostupnou a škálovatelnou alternativu k blastocystám, která by mohla vědě pomoci se zlepšením technologií asistované reprodukce, rozšířit znalosti raného lidského embryonálního vývoje a lépe předcházet vrozeným vadám nebo třeba spontánním potratům.

S živými embryi není radno experimentovat

Výzkum raného vývoje skutečných lidských embryí se dá provádět jen obtížně, bránit mu mohou jak etické principy, tak právní omezení.

"Podle mezinárodních dohod i národních zákonů upravujících kultivaci lidských embryí lze embrya získaná pomocí oplodnění ve zkumavce (in vitro fertilizace, IVF) kultivovat až 14 dní po oplodnění, nebo případně po vytvoření nerozvinutých rysů, podle toho, co nastane dříve," uvedla australská studie.

Zda se pravidlo čtrnácti dnů vztahuje i na ty modely raného embryonálního stadia vytvořené in vitro, které nebyly získány oplodněním, nebylo podle jejích autorů zřejmé. Tým proto postupoval raději opatrně a kultivoval blastoidy pouze po dobu pěti dnů.

Thomas Zwaka, profesor působící na katedře kmenových buněk a vývojové biologie v Icahnově lékařské škole v New Yorku, uvedl pro německé Vědecké mediální centrum, že dostupný alternativní model by výzkumníkům mohl pomoci obejít se bez skutečných lidských embryí. Takové "pootevření dveří" je podle něj vítané.

"Raná fáze lidského vývoje tvoří základ téměř všech procesů, orgánů a bohužel i nemocí, ale přitom v ní stále ještě zůstává spousta nevyřešených záhad. Výzkumná metoda, jako jsou blastoidy, je proto naléhavě potřeba. Jakkoli není dokonalá, nechává nás nahlédnout zase o něco dál," sdělil Zwaka podle Vědeckého mediálního centra.

Takto vzniká blastocysta

V případě normální lidské reprodukce vytvoří strukturu zvanou blastocysta samičí vajíčko několik dní po oplodnění. Tato struktura se skládá z vnější buněčné vrstvy, z níž později vznikne zárodečný obal, a z vnitřní buněčné hmoty (ICM), obklopené touto vrstvou.

S dalším vývojem blastocysty se vnitřní buněčná hmota rozdělí na dvě skupiny buněčných typů, epiblast a hypoblast. Hypoblast tvoří vrstva kubických buněk přiléhajících k dutině blastocysty, epiblast vrstva vysokých cylindrických buněk. 

Blastocysta se v této podobě uchytí v děložní tkáni, kde dojde ke gastrulaci, tedy k procesu, při němž epiblastové buňky připraví půdu pro vývoj buněk tvořících už samotný plod. 

Vnější buněčný obal zárodku zatím spolu s děložní sliznicí matky vytváří plodové lůžko (placentu) a hypoblastické buňky zase pomáhají "vyrobit" žloutkový váček, což je jedna ze struktur, jejichž prostřednictvím matka rané embryo vyživuje.

A takto její model

Pokud jde o blastoidy coby "vypěstovaný" model, jak američtí, tak australští vědci zjistili, že tyto struktury se objevily po šesti až osmi dnech kultivace, s bezmála dvacetiprocentní účinností formování.

Blastoidy měly podobnou velikost i tvar jako přirozené blastocysty, a zhruba odpovídal i celkový počet buněk. Obsahovaly také dutinu se shlukem podobným vnitřní buněčné hmotě.

Vědci poté zkoumali, jak se blastoidy vyvinou, pokud budou v kultivačních miskách imitovat jejich implantaci do dělohy. Ukázalo se, že po čtyřech až pěti dnech se některé blastoidy ke kultivační misce opravdu přichytí  - a některé dokonce vykazovaly známky připomínající amniovou dutinu (vnitří zárodečný obal vyplněný plodovou vodou, v němž se zárodek nachází) a buňky plodového lůžka.

Až dosud se při modelování raného vývoje lidských embryí využívaly lidské kmenové buňky, které se podle autorů studií vývojově podobají buňkám, uchyceným v děložní tkáni před proběhnutím gastrulace. Chyběly však modely přibližující následný vývoj vnější buněčné vrstvy a hypoblastu, přičemž i tyto struktury jsou při vývoji lidského zárodku nezbytné.

Kam dál?

Podle vedoucího pracovníka Ústavu molekulární biotechnologie ve Vídni Nicolase Revrona je nezbytné, aby blastoidy dokázaly vytvořit první tři typy embryonálních buněk: epiblast, hypoblast a trofoblast (vnější vrstvu na povrchu embrya). 

"Je zřejmé, že některé existující buňky se těmto třem typům buněk podobají, ale vyskytuje se zde také mnoho rozdílů a dalších typů buněk," uvedl Rivron.

Studie mají svá omezení. Vývoj blastoidů je nehospodárný a kolísá v závislosti na buněčných liniích pocházejících od různých dárců. Blastoidy navíc obsahují i některé neidentifikované buněčné populace, které se v přirozených lidských blastocystách nenacházejí.

Jejich vývoj poté, co byla imitována jejich implantace do dělohy, je také zatím dost omezený. Podle zprávy výzkumníků bude tedy nutné vytvořit takové kultivační a experimentální podmínky, aby se kultivace lidských blastoidů v Petriho misce co nejvíce přiblížila vývoji blastocysty v živém organismu.