Pela primeira vez, cientistas criaram embriões de camundongos em laboratório sem usar óvulos ou espermatozoides e os observaram crescer fora do útero. Para conseguir esse feito, os pesquisadores usaram apenas células-tronco e um dispositivo giratório cheio de frascos de vidro brilhante.
O experimento é um “divisor de águas”, Alfonso Martinez Arias, biólogo do desenvolvimento da Universidade Pompeu Fabra, em Barcelona, que não esteve envolvido na pesquisa, disse ao Washington Post (abre em nova aba).
“Este é um marco importante em nossa compreensão de como os embriões se constroem”, disse ele.
O experimento inovador, descrito em um relatório publicado na segunda-feira (1º de agosto) na revista Célula (abre em nova aba), ocorreu em um biorreator especialmente projetado que serve como um útero artificial para o desenvolvimento de embriões. Dentro do dispositivo, os embriões flutuam em pequenos béqueres de solução cheia de nutrientes, e os béqueres são todos presos em um cilindro giratório que os mantém em constante movimento. Este movimento simula como sangue e nutrientes fluem para a placenta. O dispositivo também replica a pressão atmosférica do útero de um rato, de acordo com um declaração (abre em nova aba) do Weizmann Institute of Science em Israel, onde a pesquisa foi conduzida.
Em um experimento anterior, descrito na revista Natureza (abre em nova aba) em 2021, a equipe usou esse biorreator para cultivar embriões naturais de camundongos, que atingiram o 11º dia de desenvolvimento no dispositivo. “Isso realmente mostrou que os embriões de mamíferos podem crescer fora do útero – não está realmente padronizando ou enviando sinais para o embrião, mas fornecendo suporte nutricional”, Jacob Hanna, biólogo de células-tronco embrionárias do Weizmann e autor sênior de ambos os estudos, disse ao STAT News (abre em nova aba)
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Após o sucesso inicial com embriões naturais, os pesquisadores queriam tentar cultivar embriões feitos em laboratório no útero mecânico.
Para fazer isso, eles aplicaram um tratamento químico em células-tronco de camundongos que as “reinicializaram” em um estado ingênuo do qual poderiam se transformar em qualquer tipo de célula – coraçãofígado, cérebro ou então. Em uma fração dessas células ingênuas, a equipe aplicou tratamentos adicionais para ativar os genes necessários para fazer a placenta e, em um terceiro grupo de células, aplicaram tratamentos para ativar os genes para fazer o saco vitelino. “Nós demos a esses dois grupos de células um impulso transitório para dar origem a tecidos extraembrionários que sustentam o embrião em desenvolvimento”, disse Hanna no comunicado.
Os cientistas então colocaram esses três grupos de células-tronco no útero artificial para se misturar. Os três sabores de células logo se juntaram para formar aglomerados, mas apenas cerca de 50 dos 10.000 aglomerados celulares continuaram a se desenvolver em estruturas semelhantes a embriões e aqueles que sobreviveram apenas no biorreator por 8,5 dias.
Ao longo desses 8,5 dias – ou quase metade de uma gravidez típica de camundongos – os embriões inicialmente esféricos se estenderam e se tornaram cilíndricos, como seria esperado de embriões naturais, informou o STAT News. Os primórdios do centro sistema nervoso começou a emergir no dia 6 e logo deu origem a um cérebro minúsculo e enrugado. No dia 8, os embriões desenvolveram tratos intestinais e pequenos corações pulsantes que empurravam as células-tronco do sangue através dos vasos recém-formados.
A forma das estruturas internas e a estrutura do gene nos embriões sintéticos diferiam ligeiramente daquelas encontradas em embriões naturais de camundongos, observou a equipe.
Em experimentos de acompanhamento, os pesquisadores planejam estudar as pistas químicas que levam as células embrionárias a se tornarem um tipo de tecido em detrimento de outro. O que força certas células-tronco a se reunirem e formarem o tubo neural, enquanto outras acabam se diferenciando nas células que revestem os intestinos?
“Nosso próximo desafio é entender como as células-tronco sabem o que fazer – como elas se automontam em órgãos e encontram o caminho para seus pontos atribuídos dentro de um embrião”, disse Hanna no comunicado. “E porque nosso sistema, ao contrário de um útero, é transparente, pode ser útil para modelar defeitos de nascimento e implantação de embriões humanos.”
Além de servir como modelo de pesquisa, o útero artificial também poderá um dia servir como incubadora de células, tecidos e órgãos cultivados para procedimentos de transplante, disse ele.
“Este é apenas um passo, mas um passo muito importante para podermos estudar o desenvolvimento inicial”, disse Paul Tesar, biólogo do desenvolvimento da Case Western Reserve University School of Medicine, que não esteve envolvido no estudo, ao STAT News. “Estamos entrando no reino da capacidade de gerar um embrião a partir do zero e potencialmente um organismo vivo. Tem sido uma mudança realmente notável para o campo.”
Claro, essa pesquisa vem com pesadas considerações éticas.
“O camundongo é um ponto de partida para pensar em como se quer abordar isso em humanos”, disse Alex Meissner, biólogo de células-tronco do Instituto Max Planck de Genética Molecular, ao The Washington Post. “Não é necessário se alarmar ou criar pânico, mas… à medida que aprendemos, é importante ter paralelamente a discussão: até onde queremos ir?”
Publicado originalmente no Live Science.
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