Badanie złożoności ludzkiego organizmu i procesów jakie w nim zachodzą są od wieków przedmiotem fascynacji uczonych i badaczy. Chociaż istnieje wiele teorii na temat skąd wzięło się życie na ziemi, to wszyscy wiemy, skąd biorą się dzieci. Męskie nasienie łączy się z żeńskim jajeczkiem, jajeczko przekształca się w ludzki embrion, który staje się płodem, a finalnie dzieckiem. A co, jeśli to nie jedyna metoda do stworzenia nowego życia? Czy już wkrótce możliwe będzie sklonowanie człowieka lub wyhodowanie ludzkiego płodu w laboratorium? A jeśli tak, czy jest coś czego powinniśmy się obawiać? W dzisiejszym artykule omówimy wyniki najnowszych przełomowych badań oraz tego jak mogą wpłynąć na medycynę w przyszłości.
W marcu bieżącego roku na łamach magazynu Nature Portfolio opublikowano badania, które zakwestionowały klasyczną narrację o początkach życia. Dlaczego? Dwa niezależne zespoły zmusiły zwykłe komórki skóry do utworzenia żywej gromady, która przypominała zapłodnione ludzkie jajeczko – pierwsze stadium rozwoju embrionu. Nie był on jednak zdolny do przekształcenia się w żywe dziecko. Badacze używając komórek skóry powtórzyli proces, jaki zachodzi w ciągu pierwszych czterech dni po zapłodnieniu. W warunkach laboratoryjnych doprowadzili do powstania blastocysty, czyli ściśle połączonych ze sobą komórek.
Chociaż naukowcy nie wyszli poza stadium blastocysty, to oba eksperymenty są jak dotąd najbardziej kompletnymi kopiami wczesnego ludzkiego embrionu. Po 10 dniach przechowywania ich w inkubatorze, sztuczne zarodki zaczęły generować komórki tworzące łożysko, co ma kluczowe znaczenie dla zarodka. Doktor Jianping Fu z Uniwersytetu w Michigan, powiedział: „To pierwszy kompletny model wczesnego embrionu człowieka”. Badania te są cennym źródłem informacji, ponieważ dają jeszcze lepszy podgląd na pierwsze dni ciąży i stanowią podstawę do wyjaśnienia niewytłumaczalnej wcześniej niepłodności lub skłonności do poronień. Z drugiej strony mogą również budzić pewne obawy i kontrowersje. Chociaż sztuczne embriony różnią się od naturalnych i nie mają zdolności przekształcenia się w pełne embriony, to w miarę dalszego udoskonalania technologii i nauki, sztuczne wyhodowanie embrionów ludzkich może stać się możliwe. Pojawiają się również kwestie etyczne i konflikt z tradycyjną teorią początków życia. Czy technologia przerośnie lub wyprze naturę? Czy powinna?
Wielka tajemnica
Pierwsze 14 dni rozwoju człowieka wciąż pozostaje wielką tajemnicą. Naukowcy wiedzą, że około czwartego dnia ciąży zapłodnione jajeczko przekształca się w blastocystę, a około ósmego dnia zagnieżdża się w macicy. W tym czasie w blastocystach dzieje się coś „magicznego” – w niesamowity sposób namnażają się komórki, aby stworzyć łożysko, z którego formuje się płód. Dlaczego ten początkowy etap jest trudny do zbadania? Ponieważ brakuje materiału do badań. Jak dotąd naukowcy eksperymentowali w laboratoriach na odrzuconych embrionach ludzkich – często pochodzących z nieudanych prób zapłodnień in vitro. Wcześniej naukowcy próbowali odtworzyć pierwsze dni rozwoju płodu przy użyciu embrionów pochodzących od myszy. W 2018 roku zespół wyhodował blastocysty z mysich komórek macierzystych. Eksperyment ten nie okazał się dostatecznie satysfakcjonujący, ponieważ ludzie i myszy posiadają różne trajektorie rozwoju.
Jak więc udało się wyhodować blastocystę z ludzkich komórek skóry?
W pierwszym badaniu doktor Jose Polo z Uniwersytetu Monash w Australii wraz z zespołem powtórzył znany już wcześniej proces. Dorosłe komórki skóry poddane zostały kąpieli w chemicznych substancjach, która przywróciła je do stanu przypominającego komórki macierzyste. Mają one zdolność do wytwarzania innych typów komórek oraz do przekształcania się w dowolny ludzki organ. Następnie pseudo-komórki macierzyste (zwane iPSC – z angielskiego induced pluripotent stem cells) zostały wykąpane w pożywnej cieczy i pozostawione do dalszej transformacji. Ku zaskoczeniu naukowców, po pewnym czasie rozmnożyły się i stopniowo zaczęły przekształcać się w trzy inne typy komórek, które są obecne we wczesnych embrionach ludzkich. W celu wsparcia i dalszych obserwacji zostały one przeniesione do specjalnego systemu hodowli, przypominającego galaretkę 3D. Najbardziej zadziwiającym faktem było to, że komórki zaczęły gromadzić się samodzielnie. Polo powiedział: „Całkowicie zaskakujące jest to, że kiedy je łączysz, organizują się samoczynnie”.
To zaskakujące zjawisko skłoniło badaczy do przeanalizowania ich genetyki. Te wczesne struktury podobne do embrionów, zwane „iBlastoidami” (z angielskiego iBlastoids), miały podobną organizację i komponent komórkowy do ich naturalnego odpowiednika. Jedna warstwa była wypełniona komórkami z sygnaturą genetyczną, która oznaczała, że są częścią łożyska, inne wyglądały niezwykle podobnie do komórek, które ostatecznie przekształciły by się w płód. Po wszczepieniu iBlastoidu do macicy wyglądałby prawie jak normalna blastocysta. W innym badaniu zespół wykorzystał mieszankę ludzkich komórek skóry, jak i komórek macierzystych, aby stworzyć coś, co nazwali „ludzkim blastoidem”. Podobnie jak w poprzedniej próbie, sztuczne zarodki miały podobny rozmiar i kształt do swoich naturalnych odpowiedników oraz porównywalny profil genetyczny, a także skłonność do zagnieżdżenia się w macicy.
Dzieci z próbówki – co to oznacza dla naszej przyszłości?
Mimo tak zaskakujących i jednocześnie obiecujących wyników, to żaden z tych laboratoryjnie wyhodowanych embrionów nie jest prawdziwy. Jednak są to pierwsze modele embrionów ludzkich, posiadające wszystkie komórki założycielskie płodu. Dzięki temu odkryciu możliwa będzie jednoczesna analiza i obserwacja setek struktur iBlastoidów, co pomoże poszerzyć wiedzę na temat rozwoju płodu, a co za tym idzie lepsze zbadanie potencjalnych przyczyn niepłodności i utraty ciąży.
Odrębne badanie wykazało, że w sztucznym łonie możliwe jest pełne wyhodowanie płodu myszy w połowę czasu normalnej ciąży, co stanowi obecny rekord dla ssaków. Czy możemy pewnego dnia sklonować ludzkie dziecko przy użyciu czyichś komórek skóry, a następnie wyhodować je w sztucznym łonie bez naturalnej reprodukcji?
A co z kwestiami etyki? Ponieważ technologia ta jest dalej optymalizowana, powoli pojawia się pytanie o tożsamość blastoidu. Biorąc pod uwagę, że jest on podobny do tego prawdziwego, to w którym momencie należy go traktować jako sklonowany ludzki embrion? I czy jego niszczenie jest etyczne? Według zaleceń Międzynarodowego Towarzystwa Badań nad Komórkami Macierzystymi (ISSCR) obecnie ludzkie embriony mogą rosnąć w laboratorium przez okres nieprzekraczający 14 dni. Ma to na celu zagwarantowanie, że eksperymenty na embrionie zakończą się przed momentem, w którym komórki stworzą już zróżnicowane struktury. Czy te zasady będą nadal egzekwowane?
Możemy być pewni, że dalsze badania i rozwój nauki będą przybliżać nas do wydłużenia i poprawy życia, a także wyleczenia chorób z którymi się borykamy. Wyniki opisanego powyżej eksperymentu niosą nadzieję dla par, które pragną posiadać potomstwo, ale borykają się z niepłodnością lub poronieniami. Jednak co będzie dalej i w jakim kierunku pójdzie medycyna? Już teraz warto zadać sobie te pytania.
