Az emlős élet receptje egyszerű: eressz össze egy petesejtet és egy spermiumot, és várj. Két most megjelent tanulmány azonban igazolja, hogy máshogy is lehetséges. Megfelelő körülmények között az őssejtek osztódni kezdenek és embrióvá szervezik magukat. A tanulmányokat jegyző két kutatócsoport ilyen módszerrel hozott létre szintetikus egérembriókat, és azokat minden korábbinál tovább hagyta fejlődni. Az embriók 8,5 napig növekedtek, és ennek során felismerhető szerveket növesztettek, többek közt működő szívet, bélrendszert és neurális redőket.

A módszer még közel sem tökéletes. A sejtek közül nem mind specializálódott, és amelyik igen, azok sem viselkednek teljesen úgy, mint egy természetes embrió sejtjei. A két munka azonban így is jelentős mérföldkőnek számít, és példátlan bepillantást kínál a szervek fejlődésének folyamatába.

A két kutatócsoport hasonló módszerekkel valósította meg az eredményeket. Magdalena Zernicka-Goetz fejlődés- és őssejtbiológus a Cambridge-i Egyetem és a Kaliforniai Műszaki Egyetem csapatával egy évtizede dolgozik a problémán. Elmondása szerint embrionális őssejtekkel kezdték a munkát, de ezekkel csak a fejlődés egészen korai szakaszát tudták modellezni. Aztán egy pár évvel ezelőtt újabb őssejteket adtak a keverékhez a méhlepény és az úgynevezett köldökhólyag (vesicula umbilicalis) létrehozásához. Ilyen körülmények között az embriók továbbfejlődtek. Tavaly már 7 napos korig tudták nevelni őket, azóta pedig újabb másfél napot sikerült ehhez hozzáadni.

Zernicka-Goetz csapata Jacob Hanna, az izraeli Weizmann Intézet őssejtbiológusának módszerével dolgozott, aki szintén évek óta munkálkodik ezen a problémán. Hanna csapata tavaly jelentette be, hogy kifejlesztettek egy készüléket, amelyben a természetes egérembriókat példátlanul hosszú ideig lehet nevelni a méhen kívül. A különleges inkubátorral az 5. és a 11. nap között tartották életben az embriókat. A módszer egy korábbi megoldásra építkezik, amely során az embriókat üvegfiolákban tartották, amelyek egy óriáskerékhez hasonló rendszeren forogtak. Hanna és társai ehhez adtak hozzá egy szellőzőrendszert oxigénnel és szén-dioxiddal, illetve nyomás alá helyezték a rendszert.

Miután publikálták az eredményeiket, Hanna és csapata más őssejtbiológusok számára is hozzáférhetővé tették az inkubátor terveit. Zernicka-Goetz is egy ilyen rendszert használt, bár egy kicsit alakított rajta, és a napokban Hanna és társai is közzétettek egy újabb tanulmányt, amelyben arról számolnak be, hogy ők is 8,5 napig növesztettek szintetikus egérembriókat. Az egerek teljes kihordási ideje 20 nap körül van, vagyis már majdnem félútnál járnak a szakértők.

Ennyi idő már elég ahhoz, hogy kialakuljanak a szervek egyes részletei is, például egyes agyi régiók, a szív verni kezd, és kialakulnak a neurális és bélcsövek. Hanna elmondása szerint a szintetikus embriók nagyon hasonlítanak a hasonló korú természetes embriókra, de nem 100 százalékosan egyeznek ezekkel. Szemmel láthatóak a deffektusok és egyes szervek méretükben is eltérnek.

Mindkét csapat három különböző sejttípus kombinálásával hozta létre az embriókat, és Hanna csapatának azt is sikerült megvalósítani, hogy ezeket a típusokat naiv embrionális sejtekből hozzák létre, ami nagyban leegyszerűsítheti a folyamatot.

Zernicka-Goetz csapata egy olyan kísérletet is végrehajtott, amely során inaktiválták a Pax6 nevű gént, az agyfejlődés egyik kulcsgénjét. Az érintett embriókban az agy nem is fejlődött normálisan, hasonlóan azon természetes embriókhoz, amelyekből hiányzik ez a gén. Ez az eredmény is azt sugallja, hogy a rendszer magas szinten funkcionális.

A kutatók számára az ilyen szintetikus modellek számos előnnyel járnak a természetes embriókhoz képest. Mivel a méhen kívül fejlődnek az egerek, könnyebben megfigyelhetők és könnyebben manipulálhatók génszerkesztéssel is. Ez pedig nagyon hasznos lehet például bizonyos születési vagy fejlődési rendellenességek genetikai hátterének azonosításában. Zernicka-Goetz például a spontán vetélések hátterét szeretné ilyen módon felderíteni.

Hanna még ambiciózusabb terveket fontolgat, hiszen idővel emberi szintetikus emberiókat szeretne növeszteni, amelyek aztán donorként szolgálhatnak a rászorulók számára. A kísérlet emberekre adaptálása azonban nem lesz egyszerű, ugyanis az emberi embrionális fejlődés még nagyobb technikai kihívásokat tartogat, mint az egéré. Ennek ellenére egyre inkább megvalósíthatónak tűnik ez a cél is. Ugyanakkor minél fejlettebb embriókat növesztenek, annál több etikai kérdés is felmerül. Például hogy ezek a szintetikus struktúrák meddig tekinthetők egy halom szövetnek, és honnantól számítanak embriónak. Az őssejtkutatással foglalkozó nemzetközi szervezetek etikai részlegei nem javasolják a kísérleti emberi embriók 14 napnál további nevelését (ez durván 6 napnak felel meg az egereknél), de 2021-ben már puhítottak az irányelveken, és indokolt esetben elvileg lehetséges tovább növeszteni az ilyen embriókat.

Ettől függetlenül az etikai kérdésekkel mindenképpen foglalkozni kell, mondják a szakértők is, mert fontos, hogy mindenki tisztában legyen azzal, miről van szó, és mi az ilyen kutatások célja. A széleskörű társadalmi ellenállás ugyanis az egész kutatási területet veszélybe sodorhatja, ez pedig csak megfelelő tájékoztatással és nyitottsággal előzhető meg, mondják a szakértők.