Creato un modello di embrione umano completo: è il “sosia” ottenuto dalle cellule staminali

Il modello di embrione umano derivato da cellule staminali in uno stadio di sviluppo equivalente a quello di un embrione al 14° giorno. Il modello ha tutti i compartimenti che definiscono questa fase d sviluppo: il sacco vitellino (giallo) e la parte che diventerà l'embrione stesso, sormontato dall'annesso embrionale (blu) – il tutto avvolto dalle cellule del trofoblasto che diventeranno la placenta (rosa) / Credit: Weizmann Institute of Science 

I ricercatori del Weizmann Institute of Science di Rehovot, in Israele, pionieri nella creazione dei primi embrioni “sintetici” al mondo, hanno conseguito un nuovo sorprendente risultato, ottenendo un modello di embrione umano completo a partire da cellule staminali coltivate in laboratorio. Lo sviluppo si aggiunge ad altri modelli di embrione umano sviluppati da diversi team di ricerca da inizio anno, di cui ciascuno contribuisce a migliorare il modo in cui i molti aspetti dello sviluppo umano possono essere studiati sperimentalmente.

In particolare, l’ultima ricerca del Weizmann Institute of Science, compie un significativo passo in avanti, perché il modello embrionale ha una struttura particolarmente complessa e auto-organizzata: mostra infatti tutte le caratteristiche di un normale embrione umano di due settimane nonostante sia stato creato senza utilizzare sperma, ovociti fecondati o un utero, ma solo riuscendo a “convincere” le cellule staminali umane a organizzarsi in un modello simile a quello di un embrione.

Il modello di embrione umano completo ottenuto da cellule staminali

Sulla base del loro precedente lavoro su embrioni sintetici di topo, il team israeliano, che fa capo al laboratorio del professor Jacob Hanna del del Weizmann Institute, è partito da cellule staminali pluripotenti – cellule che hanno il potenziale per differenziarsi in molti tipi cellulari diversi – che sono state trattate al fine di indurle a variare verso tipi cellulari che somigliano molto a quelli embrionali.

Quando mescolate insieme nelle giuste proporzioni, queste cellule sono state in grado di auto-organizzarsi in una struttura molto simile a quella di un embrione, che ha mostrato dinamiche di sviluppo che somigliano ai principali tratti distintivi della normale embriogenesi (fino a 13-14 giorni dopo la fecondazione, il limite legate per la normale ricerca sugli embrioni).

“Lo sviluppo – spiegano i ricercatori in un nuovo studio pubblicato su Nature – include la formazione del disco embrionale e del disco bilaminare, la luminogenesi dell’epiblasto, l’amniogenesi polarizzata, la rottura della simmetria antero-posteriore, la specificazione delle cellule germinali primordiali, il sacco vitellino […], l’espansione del mesoderma extraembrionale […] e la formazione di un trofoblasto”.

Il lavoro mira a far luce su una fase dello sviluppo dell’embrione chiamata gastrulazione, che avviene due o tre settimane dopo il concepimento, una fase critica dello sviluppo embrionale, di cui gli scienziati sanno ancora poco, nonostante rappresenti un punto di svolta fondamentale nelle prime fasi dello sviluppo.

“Il lavoro apre una strada allo studio dell’interazione tra i tessuti embrionali ed extraembrionali fino all’importante giorno 14 e all’inizio della costruzione del piano del corpo umano – ha affermato a Science Media Centre il professor Alfonso Martinez Arias, docente di ricerca senior dell’ICREA che non è stato coinvolto nello studio – . Permetterà inoltre di studiare le prime fasi del processo di gastrulazione, un evento molto significativo che definisce il modello del corpo umano e dove risiede l'origine di molte patologie”.