Tajemnice ludzkiego zarodka

13 dni z 9 miesięcy
Biolodzy więcej wiedzą o rozwoju zarodkowym ryby, myszy i żaby niż człowieka. Powodem ignorancji jest zarówno tabu wokół ludzkiego poczęcia, jak i problemy techniczne związane z badaniem rozwoju ludzkich embrionów wewnątrz ciała matki.
Współpracowniczki prof. Magdaleny Żernickiej-Goetz (w środku) z laboratorium w Cambridge.
Archiwum

Współpracowniczki prof. Magdaleny Żernickiej-Goetz (w środku) z laboratorium w Cambridge.

10-dniowy ludzki zarodek z wybarwionymi na niebiesko jądrami komórek, z których powstaje ciało płodu.
Archiwum

10-dniowy ludzki zarodek z wybarwionymi na niebiesko jądrami komórek, z których powstaje ciało płodu.

audio

AudioPolityka Jacek Kubiak - 13 dni z 9 miesięcy

Najważniejszy problem udało się właśnie pokonać – naukowcy obserwowali rozwój zarodka ludzkiego w laboratorium przez 13 pierwszych dni jego życia. Obserwacji dokonały równolegle dwa międzynarodowe zespoły badawcze. Jeden z Cambridge University w Wielkiej Brytanii, drugi z Rockefeller University z Nowego Jorku w USA. Badania te były możliwe dzięki nowoczesnej technice opracowanej przez Polkę prof. Magdalenę Żernicką-Goetz, która od ponad 20 lat pracuje naukowo w Wielkiej Brytanii.

Żernicka-Goetz nauczyła Amerykanów sposobów hodowli zarodków i między innymi dlatego jest współautorką publikacji zespołu Aliego Brivanlou, renomowanego badacza zarodków i komórek macierzystych pochodzącego z Iranu, a od lat pracującego w USA. Pierwsza praca ukazała się w prestiżowym magazynie naukowym „Nature”. Równolegle druga, własnego zespołu Polki, na ten sam temat, ukazała się w „Nature Cell Biology”. W grupie badawczej Magdaleny Żernickiej-Goetz nigdy nie brakuje Polaków. Również bieżącą publikację firmują poza nią dwie inne Polki pracujące pod jej kierownictwem: dr Agnieszka Jędrusik i dr Anna Hupałowska.

Ale czego dokładnie dokonali uczeni? Zarodki nadliczbowe (takie, które nie byłyby wszczepione do dróg rodnych matki i zniszczone) uzyskane drogą zapłodnienia pozaustrojowego i ofiarowane do celów naukowych przez ich rodziców najpierw były hodowane w laboratorium przez 7 dni, czyli do czasu, gdy przekształciły się w stadium rozwojowe zwane blastocystą. W trakcie normalnego rozwoju zarodek w ciągu tego okresu przemieszcza się stopniowo z jajowodu do macicy. Blastocysta jest mikroskopijnej wielkości kulką utworzoną z około stu komórek zarodkowych. W środku jest wypełniona płynem, który gromadzi się w centralnie usytuowanej jamce blastocysty. Taki zarodek otoczony jest przeźroczystą osłonką utworzoną z białek. Osłonka ta wcześniej otaczała niezapłodnione jajo i to przez nią w trakcie zapłodnienia przedostał się do wnętrza plemnik, pobudzając jajo do rozwoju.

Odpowiednie podłoże

Hodowla laboratoryjna zarodków do tego stadium nie nastręcza dziś zbyt wielu kłopotów. Wiadomo, że dobrze jest hodować je w sterylnej pożywce zawierającej między innymi białka i sole mineralne przy niskiej zawartości tlenu. Jednak następny etap rozwoju wymaga zagnieżdżenia się owego zarodka w śluzówce macicy. Kiedy cały proces odbywa się w drogach rodnych kobiety, blastocysta wychodzi z otoczki i nawiązuje kontakt z komórkami śluzówki macicy. Ten krytyczny etap, gdy zarodek zagnieżdża się w organizmie matki (naukowcy mówią, że się implantuje), był właśnie bardzo trudny do pokonania w hodowli laboratoryjnej.

Trzeba było bowiem znaleźć odpowiednie podłoże, które pozwoliłoby imitować interakcje komórek zarodka z komórkami śluzówki macicy. Właśnie celny dobór syntetycznego podłoża przez Żernicką-Goetz był jednym z głównych gwarantów sukcesu. Równie ważny okazał się dobór i proporcje poszczególnych białek, aminokwasów, czynników wzrostu i witamin, a także podwyższenie zawartości tlenu w hodowli zagnieżdżonych w sztucznym podłożu blastocyst. Tylko w tych warunkach zarodki mogły rozwijać się poprawnie. Trzecim warunkiem, niezbędnym już tylko do umożliwienia obserwacji mikroskopowych rozwijających się zarodków, była doskonała przeźroczystość zastosowanego podłoża.

Pokonanie tych barier technicznych umożliwiło prześledzenie rozwoju zarodków przez kolejne 6 dni. Dzięki nim naukowcy mogli obserwować przekształcanie się komórek blastocysty w tkanki pozazarodkowe i ciało przyszłego płodu. Trzeba bowiem przypomnieć czytelnikom, że zarodki ssaków są przystosowane do rozwoju w macicy matki w ten sposób, że same wykształcają część tkanek budujących łożysko. Poza łożyskiem wykształcają się również błony płodowe tworzące pęcherzyk żółtkowy, w którym będzie wytwarzać się krew przyszłego płodu, i omocznia, która będzie gromadzić przez pewien czas metabolity produkowane przez zarodek. Są to tkanki, które nigdy nie wejdą w skład ciała płodu i następnie noworodka, lecz są równie ważne dla jego życia jak wewnętrzne organy, np. serce, mózg czy wątroba.

Te skomplikowane procesy prowadzące do różnicowania poszczególnych tkanek, tworzenia się błon otaczających wytwarzane przez zarodek wypełnione płynem jamki, były do tej pory okryte tajemnicą. Znano budowę morfologiczną tych struktur zarodkowych z analizy uzyskiwanych operacyjnie macic ciężarnych kobiet cierpiących na różne patologie, ale nikt nie widział, jak procesy te zachodzą w realnym czasie.

Nie tak, jak u myszy

Embriolodzy wykryli, że procesy te w zarodku ludzkim nie zachodzą tak samo jak u myszy – do tej pory głównego modelu eksperymentalnego rozwoju ssaków. Jednym z najważniejszych odkryć grupy Magdaleny Żernickiej-Goetz było wykazanie, że samoorganizacja poszczególnych części zarodka, bez udziału tkanek matki, i tworzenie kolejnych błon i jamek w jego obrębie zachodzą dzięki polaryzacji komórek, a nie na skutek ich zaprogramowanej śmierci, jak sądzono do tej pory.

Czytaj także

Co nowego w nauce?

W nowej POLITYCE

Zobacz pełny spis treści »

Poleć stronę

Zamknij
Facebook Twitter Google+ Wykop Poleć Skomentuj

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną