Cientistas da Universidade de Cambridge, em colaboração com o Instituto Hubrecht, na Holanda, desenvolveram um novo modelo para estudar um esta¡gio inicial do desenvolvimento humano usando células-tronco embriona¡rias humanas.

O modelo se assemelha a alguns elementos-chave de um embria£o entre 18 e 21 dias e permite que os pesquisadores observem os processos subjacentes a  formação do plano do corpo humano nunca antes observado diretamente. A compreensão desses processos tem potencial para revelar as causas de defeitos e doenças humanas e desenvolver testes para mulheres gra¡vidas.

O plano do corpo, ou planta de um organismo, surge atravanãs de um processo chamado 'gastrulação'. Durante a gastrulação, três camadas distintas de células são formadas no embria£o que mais tarde dara£o origem a todos os principais sistemas do corpo: o ectoderma criara¡ o sistema nervoso, mesoderme os maºsculos e endoderme o intestino.

A gastrulação émuitas vezes referida como o período da 'caixa preta' do desenvolvimento humano, porque as restrições legais impedem a cultura de embriaµes humanos em laboratório após 14 dias, quando o processo éiniciado. Esse limite foi definido para cair no esta¡gio em que o embria£o não pode mais formar um gaªmeo.

Muitos defeitos congaªnitos se originam durante esse período de 'caixa preta', com causas que incluem a¡lcool, medicamentos, produtos químicos e infecções. Uma melhor compreensão da gastrulação humana também poderia lana§ar luz sobre muitos problemas médicos, incluindo infertilidade, aborto esponta¢neo e distúrbios genanãticos.

Publicado hoje na revista Nature , o relatório descreve um manãtodo de usar células-tronco embriona¡rias humanas para gerar um conjunto tridimensional de células, chamado gastruloides, que se diferenciam em três camadas organizadas de uma maneira que se assemelha ao plano inicial do corpo humano.

Para produzir gastruloides no laboratório, números definidos de células-tronco embriona¡rias humanas foram colocados em pequenos poa§os, onde eles formaram agregados estreitos. Apa³s o tratamento com sinais qua­micos, os gastruloides foram alongados ao longo de um eixo da cabea§a a  cauda, ​​conhecido como eixo anteroposterior, ativando genes em padraµes específicos ao longo desse eixo que refletem elementos de um plano corporal de mama­feros.

Organismos-modelo, incluindo ratos e peixes-zebra, anteriormente permitiram aos cientistas obter algumas ideias sobre a gastrulação humana. No entanto, esses modelos podem se comportar de maneira diferente dos embriaµes humanos quando as células comea§am a se diferenciar. Os modelos animais podem responder de maneira diferente a certos medicamentos: o medicamento contra a doença da manha£, a talidomida, por exemplo, passou em ensaios clínicos após testes em ratos, mas posteriormente levou a graves defeitos de nascimento em humanos. Por esse motivo, éimportante desenvolver melhores modelos de desenvolvimento humano.

Os gastrola³ides não tem o potencial de se transformar em um embria£o totalmente formado. Eles não tem células cerebrais ou nenhum dos tecidos necessa¡rios para implantação no aºtero. Isso significa que eles nunca seriam capazes de progredir além dos esta¡gios iniciais de desenvolvimento e, portanto, estar em conformidade com os padraµes anãticos atuais.

Observando quais genes foram expressos nesses gastruloides humanos a s 72 horas de desenvolvimento, os pesquisadores descobriram uma assinatura clara do evento que da¡ origem a importantes estruturas corporais, como maºsculos tora¡cicos, ossos e cartilagens, mas não desenvolvem células cerebrais.

Os pesquisadores julgaram a idade embriona¡ria humana equivalente dos gastrula³ides comparando-os com a Coleção Carnegie de Embriologia. Esta coleção oficial contanãm um continuum de embriaµes humanos, incluindo crescimento dia¡rio nas primeiras oito semanas. Eles sugerem que os gastrula³ides se assemelham parcialmente a embriaµes humanos com 18 a 21 dias de idade.

Moris acrescentou: "Nosso sistema éo primeiro passo para modelar o surgimento do plano do corpo humano e pode ser útil para estudar o que acontece quando as coisas da£o errado, como em defeitos de nascimento".

O novo modelo 'gastruloide', criado a partir de células-tronco humanas, possui um enorme potencial para entender as causas dos defeitos congaªnitos e melhorar a modelagem de doena§as.

Embriaµes reais são formados quando um a³vulo e um esperma se fundem, no processo chamado fertilização. Estruturas semelhantes a embriaµes são criadas em laboratório a partir de células-tronco embriona¡rias - células de um embria£o humano com três a cinco dias de idade. Os embriaµes humanos são doados para pesquisa com consentimento; alguns destes vão de ovos que foram fertilizados em cla­nicas de fertilização in vitro , mas não utilizados. As células-tronco embriona¡rias extraa­das desses embriaµes tem a capacidade de se transformar em qualquer tipo de canãlula especializada no corpo ou podem se dividir em mais células-tronco.

Os pesquisadores desse campo seguem uma diretriz anãtica reconhecida internacionalmente chamada regra dos 14 dias, recomendada pela primeira vez em 1984. Isso limita a pesquisa em embriaµes humanos ao período de duas semanas após a fertilização. O limite refere-se ao status moral percebido do embria£o humano, considerado adquirido durante o processo de desenvolvimento. Além disso, 14 dias éaproximadamente o tempo em que a gastrulação ocorre no embria£o.

Nos últimos anos, várias novas técnicas foram desenvolvidas para produzir modelos semelhantes a embriaµes a partir de células-tronco animais e humanas. Isso levou os pesquisadores a exigir diretrizes especa­ficas para fornecer uma supervisão anãtica mais clara desse campo em rápido desenvolvimento.

Diferentespaíses tem abordagens diferentes para a pesquisa de modelos semelhantes a embriaµes derivados de células-tronco humanas. Nos EUA, a pesquisa federal érestrita da mesma maneira que para embriaµes humanos (a lei federal dos EUA proa­be o governo dos EUA de financiar pesquisas que criam ou destroem embriaµes humanos). Em outrospaíses, incluindo o Reino Unido e o Japa£o, épermitida a pesquisa de modelos semelhantes a embriaµes, porque eles não tem o potencial de crescer como indiva­duos.