Komórki macierzyste mogą zwiększyć skuteczność leczenia niepłodności

Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Kopenhaskiego wykazało, że niezwykle wszechstronna i regeneracyjna komórka macierzysta we wczesnych zarodkach może być kluczem do stworzenia nowych, skutecznych metod leczenia niepłodności. Badanie na myszach, opublikowane w czasopiśmie Cell i zatytułowane „Pierwotny endoderm wspiera plastyczność linii, aby umożliwić rozwój regulacyjny”, otwiera nowe perspektywy w tej dziedzinie.

Ciąża to złożony proces, który wymaga, aby plemnik znalazł jajeczko i zapłodnił je w jajowodzie. Następnie jajeczko zaczyna się dzielić i po pięciu dniach staje się blastocystą, która ostatecznie rozwija się w płód. Jednak w miarę jak niepłodność staje się coraz powszechniejszym problemem, liczba osób zwracających się ku technologiom reprodukcyjnym rośnie. W Danii takie przypadki stanowią jedną na osiem ciąż.

Mimo to wskaźnik powodzenia takich procedur pozostaje niski i wynosi tylko około 20-30%, w zależności od wieku i płodności kobiety. Teraz naukowcy z Uniwersytetu Kopenhaskiego dokonali przełomu, który może w przyszłości doprowadzić do lepszych metod leczenia niepłodności.

„Badamy komórki w zarodku myszy zwane pierwotnym endodermą lub hipoblastem. Odkryliśmy, że te komórki są wyjątkowe i zdolne do tworzenia własnego zarodka. Jest to szczególnie ekscytujące, ponieważ niedawne badanie wykazało, że pierwotny endoderm jest jedynym typem komórek w zarodku powiązanym z wysokim sukcesem implantacji w badaniach klinicznych” — mówi studentka i pierwsza autorka badania Madeleine Linneberg-Agerholm.

Dodaje: „Te komórki normalnie zapewniają odżywianie i wsparcie normalnemu zarodkowi, ale gdy je wyizolujemy, mogą same stworzyć zarodek, co jest bardzo zaskakującym odkryciem”.

Naukowcy odkryli również, że komórki macierzyste z pierwotnego endodermu hodowane w laboratorium rozwijają się w szalce Petriego, tworząc „modele komórek macierzystych zarodka” zwane blastoidami o bardzo wysokiej wydajności. Modele te mogą być ważnym narzędziem do odkrywania nowych leków w celu poprawy wyników zapłodnienia in vitro.

„Może to mieć szczególne znaczenie dla udoskonalenia obecnych metod leczenia niepłodności, gdyż plastyczność i odporność mogą być kluczowe dla zapewnienia przeżycia zarodków w laboratorium i podczas transferu do matki” – mówi profesor Joshua Brickman, starszy autor badania.

Chociaż badanie przeprowadzono na myszach, naukowcy planują już przeprowadzenie podobnych badań na ludzkich komórkach macierzystych.

Pierwotny endoderm jako „zakładka”

Kiedy zarodek zaczyna się rozwijać, jest pojedynczą komórką, która następnie staje się skupiskiem komórek, przy czym komórki zewnętrzne stają się przyszłym łożyskiem, a komórki wewnętrzne tworzą pierwotną endodermę, przyszły woreczek żółtkowy, lub epiblast, z którego powstaje właściwy zarodek.

„Ostatnim etapem rozwoju blastocysty jest pierwotna endoderma. A jeśli usuniesz wszystko wokół pierwotnej endodermy, ona jakoś „pamięta”, jak stworzyć zarodek i może to zrobić sama” – wyjaśnia Brickman.

„Wykazaliśmy również, że te komórki w pierwotnym endodermie pamiętają, jak tworzyć inne typy komórek, ponieważ mają czynniki transkrypcyjne, które znajdują się na DNA w ważnych sekwencjach regulacyjnych (wzmacniacze), jak zakładki. Te czynniki zazwyczaj nic nie robią, ale mogą pamiętać, co zrobić, jeśli pojawi się problem. Wyobraź sobie genom jako książkę. Te zakładki przypominają ci, na której stronie znajdują się instrukcje dotyczące tworzenia innych typów komórek”.

Brakujące ogniwo?

Naukowcy mają nadzieję, że ich odkrycia pomogą zrozumieć, jak zwiększyć szanse na powodzenie zapłodnienia in vitro i dostarczą więcej informacji na temat przyczyn trudności z poczęciem u niektórych osób.

„W przypadkach, gdy kobiety mają trudności z zajściem w ciążę, przyczyną może być wada pierwotnego endodermu, ponieważ nie tylko zapewnia odżywianie, ale może również odgrywać ważną rolę w naprawianiu uszkodzeń. To wciąż tylko hipoteza, ale niezwykłe jest to, że ten typ komórek jest tak silnym predyktorem udanej implantacji” – mówi Brickman.

Obecnie naukowcy skupiają się na lepszym zrozumieniu funkcji pierwotnego endodermy i udoskonaleniu istniejących ludzkich komórek macierzystych pierwotnego endodermy.

„Uważamy, że wskazuje to na to, że wczesny pierwotny endoderm jest strukturą zdolną do regeneracji brakujących linii, gdy zostanie uszkodzony. Ponieważ stworzyliśmy pierwotne komórki macierzyste endodermu, badanie ich i sygnałów, które nimi kierują, może prowadzić do ulepszonych metod leczenia metodą zapłodnienia in vitro” – dodaje Brickman.