Novas descobertas sobre o desenvolvimento do embrião humano no começo
A pesquisa sobre blastoides traz novas informações sobre o desenvolvimento embrionário humano.
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Índice
Estudar como os Embriões humanos se desenvolvem nos primeiros estágios pode ser complicado. Isso se deve tanto a dificuldades técnicas quanto a questões éticas em torno do uso de embriões humanos. No entanto, desenvolvimentos recentes agora permitem que cientistas criem estruturas semelhantes a embriões humanos, chamadas Blastoides, a partir de células-tronco. Esses blastoides se parecem com blastocistos humanos reais, que são as formas iniciais dos embriões. Essa pesquisa ajuda os cientistas a aprender mais sobre como funciona o desenvolvimento humano inicial.
Criando Blastoides
Os cientistas desenvolveram várias maneiras de criar esses blastoides a partir de diferentes Tipos de Células. Alguns pesquisadores usam células-tronco que podem se transformar em qualquer tipo de célula, enquanto outros usam tipos específicos de células-tronco. Apesar desses avanços, a eficiência para fazer blastoides pode variar bastante. Além disso, há preocupações de que esses blastoides podem não imitar perfeitamente os blastocistos humanos reais. Para garantir que os blastoides sejam modelos precisos para estudar o desenvolvimento humano, é essencial desenvolver uma forma consistente de avaliar sua qualidade.
Mapa de Referência do Blastocisto Humano
Para criar um recurso de comparação, os cientistas produziram um mapa detalhado mostrando os diferentes tipos de células e suas funções dentro de um blastocisto humano. Esse mapa foi construído combinando vários dados de embriões humanos individuais. Ao analisar esses dados, os pesquisadores podem estabelecer critérios para avaliar a qualidade dos blastoides gerados em laboratório.
A coleta de dados incluiu a observação de embriões humanos em estágios específicos de desenvolvimento, de quatro a doze dias após a fertilização. Através dessa análise, os cientistas conseguiram categorizar os diferentes tipos de células presentes no blastocisto. O objetivo de criar esse mapa é ajudar os pesquisadores a entender melhor como o desenvolvimento acontece e avaliar quão bem os blastoides combinam com a estrutura e função embrionária humana.
Avaliando a Qualidade dos Blastoides
Com esse mapa de referência, os pesquisadores agora podem avaliar a qualidade dos diferentes blastoides produzidos em várias experiências. Eles desenvolveram critérios específicos divididos em áreas principais. Essas áreas incluem a proporção de células de alta confiança, quão bem os blastoides cobrem os diferentes tipos de células e quão próximos os blastoides se parecem com embriões de PRIMATAS não humanos.
Em termos mais simples, os pesquisadores analisam quantas das células em um blastóide podem ser relacionadas com confiança às células em um embrião real. Eles também verificam se o blastóide contém todos os tipos de células necessárias e quão parecidas elas são com aquelas em outras espécies relacionadas.
Resultados da Avaliação dos Blastoides
Quando os cientistas avaliaram os diferentes blastoides, eles encontraram uma mistura de resultados. Algumas criações de blastoides se destacaram em representar tipos específicos de células, enquanto outras não garantiram uma gama completa de tipos celulares. Por exemplo, a maioria dos blastoides gerados a partir de certos protocolos resultou em uma porção significativa de células categorizadas com confiança. No entanto, um método produziu muito poucas células reconhecíveis.
Quando os pesquisadores analisaram os diferentes protocolos, descobriram que alguns métodos produziam um equilíbrio de tipos de células, enquanto outros tendiam a gerar um número alto de células desconhecidas ou não classificadas. Isso indica que, embora alguns blastoides sejam boas representações de embriões iniciais, outros podem não fornecer uma imagem completa do desenvolvimento embrionário humano.
Comparando com Primatas Não Humanos
Outro aspecto importante da pesquisa foi comparar blastoides humanos com os de primatas não humanos, como macacos. Como os macacos têm um desenvolvimento embrionário inicial semelhante ao dos humanos, estudar seus embriões fornece insights sobre o nosso. Os achados indicaram que muitos genes e características essenciais foram conservados entre as espécies, reforçando a relevância da pesquisa.
Os pesquisadores categorizaram os vários tipos de células encontradas em embriões de primatas não humanos e os compararam aos que estavam nos blastoides humanos. Essa comparação revelou que certos perfis de linhagem estavam presentes em ambas as espécies, sugerindo que os blastoides humanos podem servir como modelos úteis para entender melhor o desenvolvimento embrionário.
Limitações e Direções Futuras
Embora a criação do mapa de referência embrionário e as avaliações subsequentes dos blastoides sejam conquistas significativas, há limitações. As métricas e avaliações atuais não indicam se os blastoides podem se desenvolver em um embrião funcional ou continuar se desenvolvendo como os embriões que ocorrem naturalmente. A maioria dos blastoides criados até agora não foi testada em condições que imitem a implantação no útero.
Além disso, a cultura prolongada de blastoides humanos tem sido limitada. Estudos atuais sugerem que eles não conseguem sobreviver por longos períodos em condições de laboratório que simulam o ambiente natural onde seriam implantados e cresceriam. Há uma necessidade de melhores técnicas de laboratório que reproduzam as condições de uma gravidez inicial para realizar totalmente o potencial desses modelos de embrião.
Além disso, os métodos de avaliação existentes não levam em conta outros fatores relevantes, como organização espacial e interações genéticas. Estudos recentes usando novas técnicas para examinar o arranjo espacial de embriões em desenvolvimento oferecem direções promissoras. Isso pode levar a avaliações mais abrangentes que considerem múltiplos fatores.
Conclusão
Resumindo, a capacidade de criar estruturas semelhantes a blastocistos a partir de células-tronco oferece novas oportunidades para entender o desenvolvimento humano inicial. Ao comparar esses blastoides com embriões humanos reais através de um mapa de referência detalhado, os cientistas podem começar a avaliar sua qualidade e relevância. Embora haja limitações na pesquisa atual, os avanços contínuos nas técnicas de laboratório e métodos de avaliação provavelmente irão aprimorar a compreensão da embriogênese humana e abrir caminho para modelos experimentais melhorados. O futuro promete muito, enquanto os pesquisadores exploram as complexidades do desenvolvimento humano inicial e trabalham para preencher as lacunas no nosso conhecimento.
Título: Systematic evaluation of blastoid models of early human development
Resumo: Recent generation of stem cell-derived blastoids that recapitulate the architecture and cellular constitution of the human blastocyst offers an experimental model for the elucidation of the biology of early human development. To evaluate the fidelity of the blastoids for modelling human blastocysts, we first established a reference map of cell identity and lineage differentiation of the human blastocysts through the integration and curation of single-cell transcriptome data of ex vivo blastocysts profiled at a range of developmental timepoints in culture. We next use this reference map to assess the coverage and the authenticity of cell lineages and the progression of lineage differentiation of various blastoid models generated with different cellular sources and protocols. This reference map generated from this study enables the benchmarking of blastoids that may guide the optimization of the protocol for the generation of high-fidelity blastoid models that faithfully recapitulate the natural human blastocyst.
Autores: Pengyi Yang, H. J. Kim, N. Salehin, H. Huang, X. Zhang, R. Jothi
Última atualização: 2024-07-16 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.11.603073
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.11.603073.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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