Ett mössembryo har odlats i en konstgjord livmoder — människor kan vara nästa

Bara fotografierna berättar en fantastisk historia – ett musembryo, komplett med hjärtceller som slår, ett huvud och början på lemmar, levande och växande i en glasburk.

Enligt en vetenskaplig grupp i Israel, som tog bilden, har forskarna odlat möss i en konstgjord livmoder så länge som 11 eller 12 dagar, ungefär hälften av djurets naturliga dräktighetsperiod.

Det är rekord för utveckling av ett däggdjur utanför livmodern, och enligt forskargruppen kan mänskliga embryon vara nästa – vilket väcker stora nya etiska frågor.

Detta sätter scenen för andra arter, säger Jacob Hanna, utvecklingsbiolog vid Weizmann Institute of Science, som ledde forskargruppen. Jag hoppas att det kommer att tillåta forskare att odla mänskliga embryon fram till vecka fem.

Att odla mänskliga embryon i labbet så länge, djupt in i första trimestern, skulle sätta vetenskapen på kollisionskurs med abortdebatten. Hanna tror att laboratorieodlade embryon kan vara ett forskningsersättning för vävnad som härrör från aborter, och möjligen en källa till vävnad för medicinska behandlingar också.

Hur de gjorde det

Hannas team odlade musembryona längre genom att tillsätta blodserum från mänskliga navelsträngar, röra om dem i glasburkar och pumpa in en syreblandning under tryck. Hanna liknar processen vid att sätta en covid-19 patient på en ventilationsmaskin.

Det tvingar in syret i cellerna, säger han. Då är patienten mycket gladare. Du kan se att det har ett blodsystem och att alla stora organsystem fungerar.

En video gjord av forskare vid Weizmann Institute of Science visar mössembryon med bultande hjärtan. Labbet driver på hur långt embryon kan odlas i labbet.

Musembryona dog först efter att de blivit för stora för att syret skulle kunna diffundera genom dem, eftersom de saknar den naturliga blodtillförsel som moderkakan kan ge.

Arbetet skapar ett vetenskapligt fönster mot det tidiga embryot, som normalt är gömt inuti livmodern. I en publikation idag i tidskriften Nature beskriver det israeliska teamet en serie experiment där de tillsatte gifter, färgämnen, virus och mänskliga celler till de utvecklande embryonala mössen, allt för att studera vad som skulle hända.

Det är en tour de force - väldigt, väldigt imponerande, säger Alfonso Martinez Arias, en utvecklingsbiolog och stamcellsforskare baserad vid Pompeu Fabra University i Spanien, som inte var involverad i forskningen.

Nästa: människor

Hanna säger att forskare kommer att vilja utveckla mänskliga embryon på detta sätt också. Han inser att bilder av laboratorieodlade mänskliga embryon med en ungefär igenkännbar form - huvud, svans och lemknoppar - kan vara chockerande. Den mänskliga motsvarigheten till Hannas 12 dagar gamla möss skulle vara ett embryo från första trimestern.

Relaterad berättelse

Forskare planerar att släppa 14-dagars embryoregeln, en nyckelgräns för stamcellsforskning

Allt eftersom tekniken för att manipulera embryonalt liv accelererar vill forskare bli av med deras största stoppskylt.

Jag förstår svårigheterna. Jag förstår. Man går in på aborternas domän, säger Hanna. Han säger dock att han kan rationalisera sådana experiment eftersom forskare redan studerar fem dagar gamla mänskliga embryon från IVF-kliniker, som också förstörs i den processen.

Så jag skulle förespråka att man odlar den till dag 40 och sedan gör sig av med den, säger Hanna. Istället för att få vävnad från aborter, låt oss ta en blastocyst och odla den.

Forskningen är en del av en explosion av nya tekniker och idéer för att studera tidig utveckling. Idag, i samma nummer av Nature, rapporterar två andra forskargrupper om ett steg framåt när det gäller att skapa konstgjorda mänskliga embryon.

Dessa team lyckades locka vanliga hudceller och stamceller till självmontera till tidiga mänskliga embryon som ser likadana ut som de kallar blastoider, som de odlade i cirka 10 dagar i labbet. Flera sorters konstgjorda modeller av embryon har beskrivits tidigare, men de som beskrivs idag är bland de mest kompletta, eftersom de har de celler som behövs för att bilda en moderkaka. Det betyder att de är ett steg närmare att vara livskraftiga mänskliga embryon som skulle kunna utvecklas ytterligare, även fram till födseln.

Forskare säger att de aldrig skulle försöka etablera en graviditet med konstgjorda embryon – en handling som skulle vara förbjuden idag i de flesta länder.

Istället, säger Hanna, skulle ett uppenbart nästa steg vara att lägga till dessa embryomodeller till hans system med snurrande burkar och se hur mycket vidare de kan utvecklas. Det tog sex år av väldigt intensivt arbete att få det här systemet dit det är, säger Hanna. Vi har som mål att göra det med syntetiska embryon också.

Tidiga dagar

För nu är tekniken för artificiell livmoder fortfarande komplex och dyr, säger Martinez Arias. Han tror inte att många andra laboratorier kommer att kunna använda det, vilket begränsar dess inverkan på kort sikt, och han är inte för att odla mänskliga embryon på det här sättet: det är dyrt och komplicerat, så vi måste se hur användbart det är .

Mus-i-en-burk-tekniken behöver också andra förbättringar, säger Hanna. Han kunde inte odla mössen från ett befruktat ägg hela vägen till dag 12. Istället samlade han 5 dagar gamla embryon från gravida möss och flyttade in dem i inkubatorsystemet, där de bodde ytterligare en vecka.

Problemet är att för närvarande utvecklas musembryona korrekt endast om de kan fästas på en riktig muslivmoder, åtminstone för en kort tid. Hannas team arbetar med att anpassa proceduren så att de kan utveckla mössen helt in vitro.

Hanna säger att han inte är intresserad av att ta möss till döds i labbet. Hans mål är att se och manipulera tidig utveckling. Jag vill se hur programmet utvecklas, säger han. Jag har mycket att studera.

Förbjudna?

Långtidsstudier av levande mänskliga embryon som utvecklas i labbet är för närvarande förbjudna enligt den så kallade 14 dagars regel, en riktlinje (och en lag i vissa länder) enligt vilken embryologer har förbjudits att odla mänskliga embryon i mer än två veckor.

En viktig vetenskaplig organisation, International Society for Stem Cell Research, eller ISSCR, har dock planer på att rekommenderar att förbudet upphävs och låta vissa embryon växa längre.

Hanna säger att det betyder att han skulle kunna odla mänskliga embryon i sin inkubator – så länge de israeliska etiknämnderna skriver under, något han tror att de skulle göra.

När riktlinjerna är uppdaterade kan jag ansöka och det kommer att godkännas. Det är ett väldigt viktigt experiment, säger Hanna. Vi måste se mänskliga embryon gastrulera och bilda organ och börja störa det. Fördelen med att odla mänskliga embryon till vecka tre, vecka fyra, vecka fem är ovärderlig. Jag tycker att de experimenten åtminstone bör övervägas. Om vi ​​kan komma till ett avancerat mänskligt embryo kan vi lära oss så mycket.

Ett system med roterande flaskor som utvecklats i Israel kan hålla musembryon vid liv utanför livmodern. Embryona exponeras för trycksatt syre i flera dagar.

Hanna säger att för att göra sådana experiment mer acceptabla kan mänskliga embryon förändras för att begränsa deras potential att utvecklas fullt ut. En möjlighet skulle vara att installera genetiska mutationer i en kalciumkanal för att förhindra att hjärtat någonsin slår.

Jag frågade Hanna om han hade sökt råd från etiker eller religiösa personer. Han sa att han inte har gjort det. Istället väntar han på råd från sin yrkesorganisation och etikgodkännande från sitt universitet.

ISSCR är min rabbin, säger han.

Det kan finnas oväntade praktiska tillämpningar av att odla mänskliga embryon i burkar. William Hurlbut, läkare och bioetiker vid Stanford University, säger att systemet föreslår för honom ett sätt att få primitiva organ, som lever- eller bukspottkörtelceller, från mänskliga embryon i första trimestern, som sedan kan odlas ytterligare och användas i transplantationsmedicin. Hanna håller med om att detta är en potentiell riktning för tekniken.

Den vetenskapliga gränsen går från molekyler och provrör till levande organismer, säger Hurlbut. Jag tycker inte att organskörd är så långsökt. Det kan så småningom komma dit. Men det är väldigt problematiskt, för en persons gräns är inte en annans gräns.

Dölj