Cientistas conseguiram criar, em laboratório, modelos de embrião humano a partir de células-tronco cultivadas, oferecendo uma visão inédita da fase decisiva que ocorre na primeira semana depois que o embrião se fixa na parede uterina.
Entender com mais profundidade o que acontece logo após o óvulo fecundado se inserir no revestimento do útero, no início da gestação, pode esclarecer melhor questões como fertilidade, perdas gestacionais precoces e defeitos congénitos do desenvolvimento. Ainda assim, limitações técnicas e dilemas éticos têm dificultado o estudo direto dessas etapas essenciais do desenvolvimento embrionário humano.
“A primeira fase é a parte dramática”: por que a implantação importa para os modelos de embrião humano
“O drama está no primeiro mês; os oito meses restantes da gravidez são principalmente muito crescimento”, afirma o geneticista molecular Jacob Hanna, do Instituto Weizmann de Ciência, em Israel.
“Mas esse primeiro mês ainda é, em grande parte, uma caixa-preta. O nosso modelo de embrião humano derivado de células-tronco oferece uma forma ética e acessível de espreitar para dentro dessa caixa.”
Como os pesquisadores construíram estruturas que imitam o desenvolvimento embrionário
A equipa internacional de investigação induziu células-tronco humanas indiferenciadas, derivadas de humanos e geneticamente não modificadas, a formar estruturas complexas que reproduzem aspetos do desenvolvimento embrionário.
O trabalho evidencia a notável capacidade de auto-organização das células-tronco humanas e amplia um avanço recente na geração de células-tronco com características embrionárias. Com isso, os cientistas passam a ter um caminho adicional para investigar fenómenos que, até agora, permaneciam encobertos por obstáculos práticos e éticos.
Entre os pontos-chave que não apareciam em modelos anteriores estão as três linhagens que dão origem à placenta e a estruturas de suporte do embrião, além da camada celular que forma o embrião antes de ele se dobrar sobre si mesmo e, a partir daí, originar diferentes tecidos e órgãos.
Do que já se sabia em ratos ao que agora foi estendido para humanos
Estudos anteriores mostraram que células-tronco retiradas de embriões de rato ainda podem ser guiadas artificialmente para crescer e formar tecidos que sustentam e compõem o próprio embrião. Nessa condição, elas conseguem autoagrupar-se num modelo embrionário baseado em células-tronco (SEM) numa fase pós-gastrulação, quando as células embrionárias se organizam nos três principais tipos de tecido do corpo.
“Aqui, estendemos essas descobertas aos humanos, usando apenas células-tronco embrionárias humanas naïve geneticamente não modificadas”, escrevem Hanna e colegas.
“Prosseguimos para testar a capacidade de formar estruturas semelhantes a embriões… que poderiam imitar diferentes estágios do desenvolvimento humano natural no útero.”
Condições de cultura, cronologia e o que os modelos conseguem reproduzir
Os autores identificaram condições ideais - incluindo o número de células, as proporções nas misturas celulares e as composições de cultura - para múltiplas etapas do processo, começando no momento em que a implantação ocorre 7–8 dias após a fertilização.
“Esses SEMs humanos completos demonstraram dinâmicas de crescimento do desenvolvimento que se assemelham a marcas fundamentais da embriogénese pós-implantação até 13-14 dias após a fertilização”, relatam.
Os modelos representam a montagem de todas as linhagens e componentes conhecidos de embriões humanos em fase inicial, incluindo epiblasto, hipoblasto, mesoderma extraembrionário, trofoblasto e o saco vitelino.
Além disso, ao comparar o conjunto de dados com uma base de referência, os perfis celulares obtidos nos SEMs humanos mostraram semelhança com os padrões de expressão génica e com a composição de tipos celulares observados em embriões humanos pouco depois da implantação.
O que os SEMs humanos não são - e por que ainda assim ampliam as possibilidades de pesquisa
Os autores destacam que os SEMs humanos não são idênticos a embriões, mas funcionam como um modelo capaz de abrir um leque amplo de oportunidades de investigação.
“Muitas falhas de gravidez acontecem nas primeiras semanas, muitas vezes antes mesmo de a mulher saber que está grávida. É também quando muitos defeitos congénitos se originam, embora tendam a ser descobertos muito mais tarde”, diz Hanna.
“Os nossos modelos podem ser usados para revelar os sinais bioquímicos e mecânicos que asseguram o desenvolvimento correto nessa fase inicial e as formas pelas quais esse desenvolvimento pode dar errado.”
O estudo foi publicado na revista Nature.
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