Επιστήμονες ανέπτυξαν για πρώτη φορά μοντέλα ανθρώπινων βλαστοκυττάρων που περιλαμβάνουν μια σημαντική δομή που εμφανίζεται κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη και βοηθά στο σχηματισμό των οστών στη σπονδυλική στήλη. Η επιστημονική ομάδα από το Ινστιτούτο Francis Crick στη Βρετανία ανέπτυξε με επιτυχία μοντέλα ανθρώπινων βλαστοκυττάρων που περιλαμβάνουν μια λειτουργική νωτιαία χορδή. Αυτή η εξέλιξη προσφέρει μια νέα ματιά στα πρώιμα στάδια της ανθρώπινης ανάπτυξης και στην προέλευση των σπονδυλικών και νευρολογικών διαταραχών.

«Η νωτιαία χορδή λειτουργεί σαν GPS στο αναπτυσσόμενο έμβρυο, βοηθώντας στη δημιουργία του κύριου άξονα του σώματος και καθοδηγώντας το σχηματισμό της σπονδυλικής στήλης και του νευρικού συστήματος» εξήγησε ο Τζέιμς Μπρίσκο, ανώτερος συγγραφέας της μελέτης.

«Μέχρι τώρα ήταν δύσκολο να δημιουργηθεί αυτός ο ζωτικός ιστός στο εργαστήριο, γεγονός που μας εμπόδιζε να μελετήσουμε την ανθρώπινη ανάπτυξη και τις διαταραχές. Τώρα που δημιουργήσαμε ένα λειτουργικό μοντέλο, μπορούμε να ξεκινήσουμε να μελετάμε τις αναπτυξιακές συνθήκες για τις οποίες γνωρίζουμε ελάχιστα» δήλωσε.

Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια μέθοδο για τη δημιουργία μιας εργαστηριακής νωτιαίας χορδής, μελετώντας πρώτα έμβρυα κοτόπουλου προκειμένου να χαρτογραφήσουν τον σχηματισμό του ιστού. Στη συνέχεια, συνέκριναν τα ευρήματα αυτά με υπάρχοντα δεδομένα από έμβρυα ποντικών και πιθήκων, προκειμένου να προσδιορίσουν τον ακριβή χρόνο και τα μοριακά σήματα που εμπλέκονται στην ανάπτυξη της νωτιαίας χορδής.

Χρησιμοποιώντας αυτό το σχέδιο, η ομάδα επινόησε μια ακολουθία βήμα προς βήμα χημικών σημάτων για να εξαναγκάσει τα ανθρώπινα βλαστοκύτταρα να σχηματίσουν ιστό νωτιαίας χορδής. Το αποτέλεσμα ήταν μια μικροσκοπική δομή «που μοιάζει με κορμό», μήκους περίπου 1-2 χιλιοστών, που περιείχε αναπτυσσόμενο νευρικό ιστό και βλαστοκύτταρα οστών. Αυτοί οι ιστοί οργανώθηκαν σε ένα μοτίβο που μιμούνταν την πρώιμη ανθρώπινη εμβρυϊκή ανάπτυξη, υποδεικνύοντας ότι η νωτιαία χορδή κατεύθυνε επιτυχώς τα κύτταρα να διαφοροποιηθούν και να τοποθετηθούν σωστά.

Η επιτυχής ενσωμάτωση μιας λειτουργικής νωτιαίας χορδής σε εργαστηριακά μοντέλα παρέχει ένα ισχυρό εργαλείο για τη μελέτη της ανθρώπινης ανάπτυξης και των συναφών διαταραχών. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτή η έρευνα θα μπορούσε να ρίξει φως στις αιτίες των γενετικών ανωμαλιών που επηρεάζουν τη σπονδυλική στήλη και το νωτιαίο μυελό. Θα μπορούσε επίσης να παρέχει πολύτιμες πληροφορίες για καταστάσεις όπως ο εκφυλισμός του μεσοσπονδύλιου δίσκου, ο οποίος συχνά οδηγεί σε χρόνιο πόνο στην πλάτη.

Ακρίβεια στην κυτταρική «συνταγή»

Ο Τιάγκο Ρίτο, ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, παρομοίασε τη διαδικασία δημιουργίας μιας νωτιαίας χορδής με την τελειοποίηση μιας συνταγής.

«Η εύρεση των ακριβών χημικών σημάτων για την παραγωγή της νωτιαίας χορδής ήταν σαν να ψάχνεις τη σωστή συνταγή. Προηγούμενες προσπάθειες για την ανάπτυξη της νωτιαίας χορδής στο εργαστήριο μπορεί να απέτυχαν επειδή δεν πήραμε τον απαιτούμενο χρόνο για την προσθήκη των συστατικών» εξήγησε.

Ο ερευνητής αναφέρθηκε επίσης στη λειτουργικότητα της εργαστηριακής νωτιαίας χορδής, σημειώνοντας την ικανότητά της να εκπέμπει χημικά σήματα που οργανώνουν τους περιβάλλοντες ιστούς, όπως ακριβώς κάνει σε ένα φυσικό έμβρυο.

Αυτή η σημαντική ανακάλυψη δεν είναι απλώς ένα τεχνικό επίτευγμα αλλά και ένα σκαλοπάτι προς μια βαθύτερη κατανόηση της πρώιμης ανθρώπινης ανάπτυξης. Η ικανότητα μοντελοποίησης της νωτιαίας χορδής in vitro παρέχει στους ερευνητές μια πλατφόρμα για να εξερευνήσουν τους μηχανισμούς που κρύβουν τα αναπτυξιακά ελαττώματα, ανοίγοντας το δρόμο για πιθανές θεραπευτικές παρεμβάσεις.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Nature».

ΠΗΓΗ: Interesting Engineering