Pesquisadores do Weizmann Institute of Science, em Israel, desenvolveram uma nova técnica para cultivar embriões humanos sintéticos em laboratório por até 14 dias. Usando células-tronco, os cientistas criaram modelos que se assemelham muito aos embriões naturais em termos de estrutura e desenvolvimento.
Esse avanço oferece aos cientistas uma oportunidade sem precedentes de estudar a embriogênese humana durante um período crítico de duas semanas, quando o plano básico do corpo é estabelecido.
Embora ainda esteja longe de ser possível criar embriões viáveis para fins reprodutivos, essa pesquisa permitirá novas percepções sobre o desenvolvimento inicial e as causas subjacentes de abortos espontâneos e defeitos congênitos.
Ao melhorar nossa compreensão fundamental desse processo, os cientistas esperam que esses embriões sintéticos abram caminho para melhores resultados de saúde reprodutiva.
O objetivo desta pesquisa é entender mais sobre a gastrulação, uma fase fundamental do desenvolvimento do embrião que ocorre de 2 a 3 semanas após a fertilização.
"Durante a gastrulação, o plano básico do corpo é estabelecido à medida que as células se diferenciam em tecidos e órgãos especializados. Entretanto, os cientistas têm conhecimento limitado sobre esse momento crucial, pois o embrião microscópico é implantado no útero, o que impossibilita a observação direta desse processo.
Ao criar modelos de embriões sintéticos que imitam o desenvolvimento natural, os cientistas agora podem estudar cuidadosamente como a gastrulação se desenvolve ao longo do tempo. Isso fornecerá percepções sem precedentes sobre as mudanças moleculares e morfológicas subjacentes a esse estágio transformador da embriogênese.
Os embriões sintéticos permitirão que os pesquisadores vejam em primeira mão como os arranjos e movimentos das células constroem a base para o plano do corpo humano emergente durante esse período misterioso escondido no útero.
“O drama está no primeiro mês, os oito meses restantes de gravidez são principalmente de muito crescimento”, disse o professor Jacob Hanna, do Weizmann Institute of Science, que liderou o projeto, em um comunicado enviado ao IFLScience.
“Mas esse primeiro mês ainda é, em grande parte, uma caixa preta. Nosso modelo de embrião humano derivado de células-tronco oferece uma maneira ética e acessível de examinar essa caixa. Ele imita de perto o desenvolvimento de um embrião humano real, especialmente o surgimento de sua arquitetura primorosamente fina”, disse Hanna.
Semelhante a pesquisas anteriores, esses embriões humanos sintéticos não foram derivados de esperma, óvulos ou útero. Em vez disso, os cientistas usaram uma nova técnica para transformar células-tronco humanas em estruturas semelhantes a embriões.
Com base em seus modelos anteriores de embriões de camundongo, os pesquisadores começaram com células-tronco pluripotentes, que têm a capacidade de se desenvolver em qualquer tipo de célula. Em seguida, eles guiaram essas células em branco de volta a um estado “ingênuo” anterior e mais flexível.
A partir daí, as células-tronco ingênuas se auto-organizaram em modelos embrionários com notável semelhança com embriões humanos naturais com base em sua forma, tamanho e marcos de desenvolvimento. Ao orquestrar o desenvolvimento passo a passo de embriões sintéticos a partir de células-tronco, os cientistas criaram uma ferramenta inestimável para investigar o enigmático processo de gastrulação oculto no útero.
Usando uma abordagem meticulosa e passo a passo, os pesquisadores conseguiram orientar as células-tronco ingênuas por meio de processos complexos de desenvolvimento. Isso resultou em modelos de embriões sintéticos que reproduziram de perto a estrutura tridimensional e os principais marcos dos embriões humanos naturais.
Os modelos espelharam com precisão o desenvolvimento humano desde o sétimo dia pós-fertilização, quando um embrião normalmente se implantaria no útero, até o 14º dia, quando o plano básico do corpo é formado.
Ao orquestrar o desenvolvimento embrionário in vitro, os cientistas criaram com sucesso embriões sintéticos que se assemelham morfologicamente e funcionalmente a seus equivalentes naturais durante os estágios essenciais, mas ocultos, entre uma e duas semanas.
“Um embrião é autodirigido por definição; não precisamos dizer a ele o que fazer – devemos apenas liberar seu potencial codificado internamente”, explicou o professor Hanna.
“É fundamental misturar os tipos certos de células no início, que só podem ser derivadas de células-tronco ingênuas que não têm restrições de desenvolvimento. Uma vez feito isso, o próprio modelo semelhante a um embrião diz: ‘Vá!'”
Os pesquisadores afirmam que seus modelos de embriões sintéticos superam os esforços anteriores, pois contêm tipos de células essenciais para o desenvolvimento do embrião que não existiam em estudos anteriores. Isso inclui células da placenta e do saco coriônico, que são essenciais para apoiar o crescimento.
Outros especialistas observaram que essa complexidade adicional poderia aumentar muito a utilidade desses modelos para a descoberta científica. No entanto, alguns bioeticistas alertam que a inclusão de tecidos embrionários extras também pode levantar outras preocupações éticas, dado o maior grau de semelhança estrutural e funcional com os embriões humanos naturais.
Embora seja um grande avanço para a pesquisa, a sofisticação desses novos modelos sintéticos ressalta a necessidade de uma discussão ética aberta juntamente com o progresso científico.
“Do meu ponto de vista, a questão a ser enfatizada é que o sistema reproduz a situação natural notavelmente bem e, ao contrário de todos os outros relatórios que apareceram durante o verão, esse é um estudo de referência que abre novos caminhos para a pesquisa sobre o desenvolvimento humano e o estudo de vários aspectos da fertilidade e da doença”, explicou o professor Alfonso Martinez Arias, professor sênior de pesquisa do ICREA na Universidade Pompeu Fabra, na Espanha, ao Science Media Centre.
Ele destaca que os esforços anteriores resultaram apenas em “aglomerados desorganizados de células”, em vez de modelos estruturados que emulam embriões reais.
“Espero que o trabalho levante questões éticas, mas, ao contrário de afirmações anteriores, desta vez com uma base real para pensar sobre as questões que surgirem”, acrescentou.
O novo estudo foi publicado na revista Nature.
