Kök Hücreler İnsan Embriyolarına Benzeyen Yapılara Kendi Kendine Monte Etmek İçin Koaksiyone Edilebilirler.
İki yıl önce, biyoloji için yetenekli bir makine mühendisi olan Shao, insan embriyolarından herhangi bir hücre türünü oluşturabilen türden olan embriyonik kök hücrelerle çalışıyordu. Hücreleri, hücreleri yumuşak jel iskeleleriyle büyüterek daha organize üç boyutlu yapılar haline getirme yollarını denediğinde, ilkel sinir dokusu işaretleri arıyordu.
Dikkatini çeken şey, hücrelerin beklenenden çok daha hızlı değiştiğini gösteriyordu – birkaç gün içinde hızlı bir şekilde tek taraflı bir daireye yerleşti.
Bu neydi? Shao, yapıyı tanımlayıp bulamayacağını görmek için Googling’i şaşırttı. İşte o zaman, The Virtual Human Embryo adlı bir web sitesinde yer aldı ve implante edildikten kısa bir süre sonra on dokuz yaşındaki insan embriyolarının bazı mikroskop fotoğrafları, uterus duvarına kaynaşmış olarak bulundu. Amniyotik kese ve bunun içinde embriyonik disk ya da gelecekteki vücut başlangıcı oldu. Gördüklerini eşleştirdiler.
Shao, Michigan Üniversitesi’ndeki biyolog ve mühendislerden oluşan karışık bir ekibin arkadaşlarına bilgi verdi. “Ekibin görüntüsünü gösterdiğimde herkes” Ne yapacağımı bulmamız lazım “dedi Shao. Kök hücrelerden gerçek bir insan embriyo yapmışlar mıydı? “Bu noktada daha ihtiyatlı olmaya başladık.”
Yakında belirlenen ekip, embriyo benzeri yapılar tam değildir ve bir kişi olamamıştır. Plasenta, kalp veya beyin yapmak için gerekli hücre tiplerinden yoksunlar. Buna rağmen, Michigan’daki “embriyolar”, laboratuarın daha fazla gelişme ihtimaline karşı deterjan veya formaldehit banyosu kullanarak onları yok ettiği kadar gerçekçidir.
Michigan’daki çalışma, organoit araştırmalarında daha büyük bir patlamanın parçasıdır; bilim adamları, giderek beyin, akciğer ya da bağırsak bitlerine benzeyen hücre yığınları oluşturmak için kök hücreler kullanmaktadır (bkz. ” 10 Teknoloji Teknoloji: Beyin Organoidi “). Şimdi Shao gibi bazıları, embriyonun kendisini taklit etmek mümkün buluyor. Örneğin, bu yıl, Cambridge, İngiltere’deki araştırmacılar, altı günlük fare embriyo inandırıcı bir kopyasını inşa ettiiki kök hücre tipini birleştirerek. Bu grup artık aynı şeyi insan hücreleri ile yapmaya çalışıyor ve bazıları New York’ta Rockefeller Üniversitesi’nde olmak üzere. Bilimadamlarının ortaya çıkardığı, “sentetik embriyoloji” dediği ve insan gelişiminin büyüleyici açılış bölümlerini ilk kez detaylı bir şekilde incelemelerine imkân tanıdığına inandıkları yeni bir teknolojidir.
Normal embriyolar bir laboratuarda yaklaşık bir haftadan fazla büyümeye devam etmediğinden bunu yapmak zordu. Bundan sonraki önemli olaylar, bilime büyük ölçüde erişilemez: insanların rahminin karanlığında, çoğu kadın hamile olduğunu bilmeden önce meydana gelir.
Dahası, gerçek insan embriyolarıyla ilgili araştırmalar, kürtaj politikasıyla, yasaları finanse ederek kısıtlanmış ve IVF kliniklerinden alınan malzemelerle sınırlıdır. Bunun yerine, embriyolar büyüterek, bilim adamları bu sınırların etrafında bir yol izlemektedir. Gen düzenleme, optogenetik, yüksek hızlı mikroskoplar gibi modern laboratuar araçlarının hepsini, yüzlerce kez bir deney tekrar etmelerine veya genetik sihirbazlıkla bir kerede bin soruyu sormalarına izin veriyorlar.
Michigan ekibinden bir sonuç daha var: Embriyoları taklit eden yapılara kendini organize eden kök hücrelerin çarpıcı yakın çekimi videosu.
“Kök hücrelerin bu kabiliyetine sahip oldukları şaşırtıcı” diyor mühendislik laboratuarı Shao’nun öğrencisi olduğu University of Michigan profesörü Jianping Fu . Embriyonun şekli ve özelliklerinden bazılarının ortaya çıkmasının “tam bir sürpriz olduğunu” söyledi. Ben hala buna inanamıyorum. Ancak bu hücrelerin, ne yapmaları gerektiği konusunda hatırladığını gösterir. ”
Michigan’daki bilim insanları şimdi yüzlerce embriyo üretmeyi planlıyorlar. Bunlar, hangi doğum kusurlarına sebep olduğunu görmek, diğerlerini gebelik şansını artırmak için bulmak veya laboratuvar tarafından üretilen organlar için başlangıç malzemesi oluşturmak için ilaçları taramak için kullanılabilir. Fakat etik ve siyasi kavgalar çok geride kalmayabilir. “Bu hem bilim hem de biyoetikte yeni ve sıcak bir sınır. Ve önümüzdeki yıllar için tartışmalı kalması muhtemel görünüyor “diyor McGill Üniversitesi’nden biyoetik birimi olan Montreal’de bulunan ve kök hücre bilim insanlarının uluslararası bir organizasyonunda lider olan Jonathan Kimmelman.
Çanakta ne büyüyor? Buna kolay bir cevap yok. Aslında kimse bu yeni varlıkları neye arayacağından emin bile değildir. Mart ayında Harvard Üniversitesi’nden bir ekip, gerçekçi mini beyinler de dahil olmak üzere “birçok yeni çeşidin” ufukta olduğuna dikkat çeken bir raporda , “embriyo benzeri özelliklere sahip sentetik insan varlıkları” ya da SHEEFS’i yakaladı.
MIT’de eğitimine devam eden Shao, etik sorusunu araştırdı ve kendi sonuçlarına vardı. “Araştırmamızın başlangıcında neden bunu yaptıklarına dikkat etmeye başladık. Gerçekten gerekli mi? Shao, evet verdiğimize karar verdik; insan embriyonunun başlangıcına benzer bir yapı geliştirmeye çalışıyoruz “dedi. “Fakat biz tam bir insan embriyo üretmeyeceğiz. Sadece hislerimi düşünemiyorum. Toplumu düşünmek zorundayım. ”
Bununla birlikte, diğer bilim insanları, kök hücre hücrelerinden ilk insan embriyo üretimine kadar ve bilimin yol açtığını görmeye kararlılar. New York’taki Rockefeller Üniversitesi’nde bir laboratuvara liderlik eden bir embriyolog olan Ali Brivanlou’nun durumu budur. Brivanlou, “Amacım, in vitro insan gelişiminin modellemesini en üst düzeye çıkarmak” diye bir e-posta yazdı. “Dolayısıyla, olabildiğince doğru ve mümkün olduğunca eksiksiz olmak istiyoruz.”
Şekil Almak
Embriyonik kök hücreler, Wisconsin’teki bilim adamları tarafından 1998’de yedek, günlerce eski IVF embriyolarından önce izole edildi. Erken olarak, ilk birkaç gününde, bir embriyo, aynı, boş şeffaf hücrelerin kütlesinden biraz daha fazla. Uzmanlık alanları: Vücutta başka herhangi bir hücre türünü yapmaktır. Nihai tıbbi tedavilere yönelik olarak, şirketler insüline cevap veren nöronlar ve beta hücreleri üretmek için onları kullandı. Yalnız bir çanakta bırakılırlarsa, kendiliğinden kalp kasına dönüşürler ve dayak atarlar.
Bilim insanları, organoidler adı verilen daha karmaşık, organize dokular oluşturmak için kök hücreleri koordine etme yollarını aramaya başladılar. Bu mini organlar gerçek değil. Bunun yerine, kum tanelerinin büyüklüğü kadar daha küçüktür ve genellikle daha az sofistike. Ancak, diyelim ki akciğerin dallanan solunum yolları ve dalgalı kılıcı gibi temel özelliklere sahip olabilirler . Geçen yıl, araştırmacılar beyin organoidlerini Zika virüsünün beyin hücrelerine nasıl bulaştırabileceğini göstermek için kullandı.
2014 yılına kadar, bu tür çabalar, kök hücrelere, eğer doğru ipuçları verilirse, erken olayları doğrudan bir embriyo içinde tekrarlayabileceğine dair kanıtlar üretmeye başladı. Brivanlou’nun laboratuarı, mikro desenli bir yüzey üzerinde kök hücrelerin küçük noktalar halinde toplanması fikrine sahipti. Hücrelerin içerilmesi şaşırtıcı bir etkiye yol açtı. Hücreler bir vücut planının ilk ipucunu uzattığında iki haftalık bir insan embriyonunun bir özelliği olan “ilkel bir çizgi” geliştirdiler ve hangi tarafın doğru olduğunu tayin ederek karar verdi.
Bu embriyolar doğal değildi. İnce, düz bir tabaka halinde büyüdüler ve çizgileri, gerçek bir embriyo gibi çizgiler değil, dairelerdi. “Ancak düşündüğümüzden daha iyi sonuç verdi,” diyor Rockefeller’da çalışırken deneyi çalıştıran bir Rice Üniversitesi profesörü Aryeh Warmflash. “Hâlâ fark ettiğimiz, hücrelerin embriyo yapacak şekilde programlanmasıdır. Onların yapmak istedikleri de budur. Hücreler doğru yapıda, doğru yoğunlukta ve doğru sinyal veriyorsanız, hücreler oradan geçip birbirleriyle konuşurlar. ”
Michigan’da, Michigan biyolog Deborah Gumicio ile birlikte çalışan laboratuarının, yumuşak veya yapışkan bir jeldeki hücrelerin büyümesi gibi mekanik işaretlerin oluşma yeteneğini artırabileceğini araştırırken, neredeyse kazara embriyoidler üretmek için kendi yöntemini kullandığını söyledi. Bazı dokular.
Bir deney, bağırsak hücrelerinin bir lümen veya içi boş kist oluşturmalarını teşvik etti. Bir kontrol deneyi olarak, embriyonik kök hücreleri de aynı şekilde ekti. İşte o zaman “şaşkına döndü,” diyor Fu. Kök hücreler, amniyotik boşluğun başlangıcına benzerlik gösteren kürelere polarize olurlar. Fu, “Büyüleyici kendinden örgütleyici özellikleri gördüğümüzde” [Sonra] “diyor.
Etik Sorular
Yapılan diğer testler, embriyoidlerin embriyonun yalnızca bir bölümünü temsil ettiğini gösterdi. Bir amniyotik kese başlangıcı olsa da, rolü plasentayı yapmak olan tropoblast adı verilen tüm hücre soylarından yoksunlardı. Ve bir embriyo oluşturan hücreler yığınının içinde araştırmacılar, tam bir vücut yapmak için gereken üç temel tipten yalnızca birini tespit ettiler.
Ekip, bulgularını Ağustos başında yayınladığında çoğunlukla fark edilmedi. Bunun nedeni, belki de bilim adamları, embriyolarla karşılaştırılmasını önlemek için süzdükleri sözcükleri dikkatle seçtikleri için. Shao, ekibi çok şaşırtan varlıkları tanımlamak için “asimetrik kist” terimini kullanmaya bile başladı. Fu, “Bazı insanlar sentez insan embriyosunu kullanırken dikkatli olmalıyız” diyor.
Günümüzde ABD ve İngiltere’de doğal insan embriyolarıyla çalışan bilim insanları, “14 günlük kural” adlı çalışmalarında bir sınırlama gözlemlemektedirler. Hiçbir insan embriyosu, iki haftanın ötesinde veya ilkel çizgi oluştuktan sonra araştırılır, hangisi önce gerçekleşirse. O zamandan önce, kimse herhangi bir anlayışa sahip olduklarını düşünmüyor ve kuralı kabul eden 1984 Warnock Raporuna göre “ağrı hissettirilemiyor”.
On yıllardır bu kural kumda rahat ve net bir çizgi sunuyor. Ve embriyonlara aynı sınırlar uygulanmaktadır, en azından şu an için. Kimmelman’ın uluslararası kök hücre topluluğu tarafından geçen yıl yürürlüğe konan kurallara göre Fu’nun ekibi, hücreleri üretildikten sadece beş gün sonra yok etti. Bu, yapıların biyoetikçilerin “endişe uyandıran özellikler” olarak adlandırdıklarını geliştirmelerini engeller – örneğin ilkel bir sinir sistemi.
Fakat bilim adamları yapılarının gerçek embriyolar olmadığını ve sınırı genişletebileceklerini iddia etmeye hazırlanıyorlar. Bazı uzmanlar, kuralın eski olduğunu söyleyerek tamamen sona eriyor. Harvard Tıp Fakültesi’nden bir bilim adamı John Aach, organoidlerin yol gösterici testlerine yardımcı olması için tamamen yeni etik ölçme çubuklarına ihtiyaç duyacağını düşünüyor. Örneğin, laboratuvarda yetiştirilen bir mini beyin acı hissedebilir mi? Ve bir embriyo tanımımız, laboratuvarların daha önce hiç görmediği yeni türler üretebildiğine dair kanıtlara dayanabilir mi? Aach, “Tüm büyük bilimsel gelişmelerin, ortak kavramların kesinliğini ortaya koymanın ve insanların onları yeniden düşünmelerini sağlamanın bir yolu var” diyor Aach.
Sizin İçin Önerilen
- IBM, Bar’ı 50 Katitik Kuantum Bilgisayarı İle Artırıyor
- AI Yetenek Kıtlığı Teknik Giants Tarafından Öğrenmeyi Paylaşabilir mi?
- Uber, İngiliz Sürücülerini Çalışan Olarak Yetiştirmelidir
- Kuantum Bilgisayarlar Bitcoin Güvenliği İçin Tehdit Altına Alınır
- Gelişmiş Nükleer Kanada’da Daha Çok Hoşgeldiniz Buluyor
Shao, kağıtları çıkmadan önce, bu yıl Boston’da düzenlenecek bir konferansta, Case Western University’de profesör olan Insoo Hyun’un da aralarında bulunduğu etik uzmanları dağıtıyordu. Hyun, yapısının bir embriyonun her parçasını içermediği için genç araştırmacının güvenli bir yerde olduğunu hissetti. Hyun, “Sanırım, belirli sorulara odaklanmak için deneyler tasarlamalı ve her şeyi modellememeliyiz” diyor Hyun. “Teklifim, herşeyi yapma. Bir takım motoru, diğeri tekerleği yapabilir. Ahlaken daha az belirsiz olan şey yaptığınızdan, araştırmanızın engellenmemiş olma ihtimaliniz ne kadar yüksek olursa. ”
Temkinli olmanın başka bir nedeni var. ABD, halihazırda Dickey-Wicker Amendment (Dickey-Wicker Değişikliği) adlı bir yasa çerçevesinde, embriyoların nasıl yapıldığı önemli değil, herhangi bir çalışma için federal fonlar barındırıyor.
Günümüz embriyoidleri yasal kısıtlamalarla kaplı görünmese de, bilim insanları onları yeterince gerçekçi hale getirebilirler. Yıllık 33 milyar dolarlık bir finansman ajansı olan National Institutes of Health’in bilimsel politika bürosu, yazılı sorulara yanıt olarak, hibeleri analiz etmek ve “önerilen araştırmanın bir organizma oluşturup oluşturmayacağını belirlemek için kullandığı dahili bir sürece sahip olduğunu söyledi. Bu, bir insan embriyonunun yasal tanımını karşılamaktadır. ”
Projesi iki NIH bağışından fon kullanan Michigan bilim adamları, ajans yetkilileri şimdiye kadar herhangi bir itirazda bulunmadığını söylüyor. Şimdilik, embriyoidler lucite ve metalden yapılmış kutularda yaşamakta ve ölmekte ve kültür ortamı ile beslenmektedir. Hyun, “Bu varlıklara yönelik ağır mühendislik bileşeni nedeniyle, bunların organizmalar olmadığını iddia edebileceğini düşünüyorum” diyor Hyun. Shao’nun da vurgulamak istediği nokta buydu. Shao grubun çalışmalarını bu yıl sunarken, parlak sarı kutuda özetlenen bir etik bildiri ekledi. “Embriyoidlerin insan organizması veya potansiyeli yok” dedi.
Ancak bu tanımlar hareketli bir hedef olabilir. Yapıların bütün noktası, geliştikleri şaşırtıcı, kendi kendini yöneten, hatta organizma biçimidir. Robert Cork, Michigan ekibinin yapılarını tanımlamak için kullandığı görüntüleri koruyan Sanal Embriyo Projesinin başında. Ona Shao’nun kağıdını sorduğumda, Cork, deneylerin ilerlemesine izin verilirse, embriyoların şu anda eksik oldukları parçalardan bazılarını yapabileceğini söyledi. “Bu, kistleri daha uzun sürdürebilir tutabilirlerse, ileriye gidebilir ve daha ’embriyo benzeri bir şey’ haline gelmeye başlayabilirler” diye belirtiyor Cork.
Yüksek Verim
Fu, Ann Arbor laboratuvarındaki bir sonraki adımın, belirli özelliklere sahip embriyolar üretme prosedürlerini mükemmelleştirmek olduğunu ve daha çok sayıda olduğunu belirtti. Başlangıçta, Michigan bilimadamlarının her 100 “kisti” nin büyüdüğünde, beşi amniyotik kese anımsatan asimetrik şekil ile sonuçlandı. Fakat her zaman bu şekli ortaya çıkarmayı öğrendiler. Fu, embriyoidlerin üretimi “programlanabilir ve ölçeklenebilir” hale gelecektir.
Uyuşturucular, örneğin toksik etkilere sahip olan ve doğum kusurlarına neden olan herhangi bir maddeyi işaretlemek için embriyoidler üzerinde test edilebilir. Fu’nun umudunu, sentetik embriyolojinin sonunda mühendislerin eksiksiz insan organları yetiştirmesine yardımcı olabileceğidir. “Beyni olmayan bir insan vücudundan bahsetmiyorum. Ancak gerçek bir olasılık, embriyo onları da geliştirdiği için, bir mini bağırsak veya bir mini karaciğer geliştirebilmenizdir. Ve eğer ilkel organlara sahipseniz, işlevsel bir organa dönüşebilirler “diyor Fu. Laboratuvar, bir kredi kartının boyutu hakkında bir çip üzerinde embriyolar büyümeye başladı. İçine oyulmuş altı mikrokanal vardır; bunların her biri, hidrojellerde askıya alınmış ve minyatür kovalarda tutulan besin maddelerini besleyen varlıkların 10’unu barındırıyordu. Fu buna “yüksek verimli üretim” diyor.
Bu şekilde, “her şey tetiklenebilir ve kontrol edilebilir” diyor.