Forskere har for nyligt med succes dyrket 'modelversioner' af tidlige menneskeembryoner - tidlige fostre.
Det har de gjort ved at få hudceller fra et menneske til at udvikle sig til cellestrukturer, der ser ud til at være en kopi af, hvordan mennesket udvikler sig i det allertidligste stadie.
LÆS OGSÅ: Gennembrud: Forskere skaber liv uden for livmoder i tre nye studier.
Milepælen åbner potentielt for nye måder at studere de tidligste faser af den menneskelige udvikling samt lære mere om udviklingsforstyrrelser, infertilitet og genetiske sygdomme.
Desuden kan gennembruddet måske endda gøre IVF-behandling (reagensglasbehandling) mere succesfuld.
I et nyligt studie publiceret i Nature opdagede vores team ledet af Jose Polo, at hudceller danner 3D-strukturer, der ligner tidlige menneskeembryoner, når de bliver behandlet på en bestemt måde.
En amerikansk-kinesisk forskergruppe ledet af Jun Wu, som også rapporterer om en lignende bedrift, skabte strukturer, der ligner et meget tidligt embryonstadie kaldet en 'blastocyst'.
Selvom det er et spændende videnskabeligt fremskridt, er det afgørende, at vi tager højde for de etiske implikationer af denne udvikling samt andre metoder, vi kan bruge til at modellere den menneskelige udvikling.
Dyrker 'menneskeorganer' i en petriskål
I løbet af de seneste 50 år har forskning afdækket meget om, hvordan kroppens forskellige organer bliver dannet, og hvad der sker på celleniveau i forbindelse med sygdom.
En stor del af denne indsigt blev opnået gennem nylige gennembrud i stamcelleforskningen.
Her kan forskerne skabe 3D-modeller eller minikopier af menneskelige organer af menneskevæv, der har samme struktur og funktion som organerne i kroppen.
Disse strukturer, såkaldte organoids, er blevet brugt til at opnå forståelse af:
- Hvordan nyrerne bliver dannet.
- Hvad der sker i en hjerne under udvikling i forbindelse med Zikavirusinfektion.
- Samt til at teste en række behandlingsmetoder for at bremse udviklingen af tarm- og bugspytkirtelkræft.
\ Om Forskerzonen
Denne artikel er en del af Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler deres forskning, viden og holdninger til et bredt publikum – med hjælp fra redaktionen.
Forskerzonen bliver udgivet takket være støtte fra Lundbeckfonden. Forskerzonens redaktion prioriterer indholdet og styrer de redaktionelle processer, uafhængigt af Lundbeckfonden. Læs mere om Forskerzonens mål, visioner og retningslinjer her.
Egne specifikke stamceller
Disse fremskridt afhænger alle af stamcellernes naturlige evne til under de rette forhold at organisere på helt særlig anatomisk og funktionel vis.
Forskerne kan bruge stamcellerne fra patientens eget væv til at skabe 3D-modeller af det organ, som cellerne blev taget fra.
Mange, men ikke alle, organer har deres egne specifikke stamceller.
\ Læs mere
Andre metoder benytter en mere basal type stamceller, som bliver kaldt pluripotente stamceller, der er embryonale stamceller eller skabt i laboratoriet af hud- eller blodceller gennem en proces kaldet omprogrammering (eller reprogrammering).
Ved hjælp af denne metode kan forskerne skabe stamceller, som de kan lokke til at efterligne den måde, organerne dannes.
Selvom 3D-strukturerne ofte kaldes miniorganer, replikerer de almindeligvis kun visse aspekter af organets arkitektur og funktion.
Den udviklingsmæssige 'sorte boks'
Selvom stamcellerne kan afsløre meget om, hvordan organerne bliver dannet, har forskningen indtil videre kun givet lidt indsigt i det komplekse samspil mellem embryoner under udvikling og livmoderslimhinden, der er nødvendig for at etablere og opretholde en graviditet.
De første uger efter implantationen er en periode, som ofte bliver kaldt 'den udviklingsmæssige sorte boks', fordi det er ekstremt vanskeligt at tilgå reproduktivt materiale på dette tidlige stadie.
Selv i lande, hvor det er tilladt at forske på donerede IVF-embryoner, er det kun tilladt at undersøge dem i løbet af de første 14 dage efter befrugtning.
Alternative animalske modeller afslører kun lidt om den menneskelig embryoimplantations unikke processer.
1 ud af 6 graviditeter ender i en (spontan) abort, og der er stor risiko for infertilitet, som følge af at embryonerne ikke bliver implanteret, så der er et stort behov for bedre forståelse og behandling af dette problem.
Kan 3D-modeller levere svar?
Humane pluripotente stamceller er blevet brugt til at skabe strukturer, som replikerer specifikke udviklingsmæssige aspekter – men ikke hele embryonet - ved og umiddelbart efter implantation.
Den nye forskning leverer en ny metode, hvorved forskerne kan undersøge udviklingen omkring implantationstidspunktet.
I modsætning til dyreforsøg, hvor 3D-modellen af embryonet er dannet ved at samle celler fra forudbestemte stamcellelinjer, er den nye metode afhængig af en tilpasning af den teknologi, der blev brugt til at skabe inducerede pluripotente stamceller.
Jose Polo og hans team brugte hudceller fra voksne donorer, som først var blevet behandlet for at 'omprogrammere' dem over adskillige uger, hvilket gendannede deres udvikling tilbage til en tidligere, mindre specialiseret tilstand.
Forskerne dyrkede cellerne i 3D-klynger i 6 dage, og efterhånden begyndte nogle af dem at danne strukturer, der lignede strukturer som 'blastocyster' - den sidste fase af den embryonale udvikling inden implantation.
De laboratoriedyrkede strukturer bliver kaldt 'iBlastoider'.
Signifikante anomalier
Det andet forskerteam dyrkede humane pluripotente stamcellelinjer - både embryonale stamcellelinjer og linjer skabt gennem omprogrammering - i en lidt anderledes totrinsproces for at tilskynde dannelsen af 3D-klynger.
Forskerne kaldte deres strukturer 'blastoider'.
Selvom iBlastoider og blastoider begge lader til at ligne ægte blastocyster, både strukturelt og funktionelt, står det endnu ikke klart, hvor meget de ligner ægte embryoner dannet af en sædcelle og et æg.
Selvom modellerne delte genmøstre og reagerede i kultur på måder, der er karakteristiske for rigtige embryoner, observerede forskerne også signifikante anomalier, som usynkroniseret vækst og celler, der normalt ikke er til stede i et embryon.
Etiske spørgsmål
Det er svært at vide, hvor vi skal sætte den etiske grænse mellem brugen af stamceller til at dyrke 'embryonmodeller' og forskning på virkelige menneskeembryoner skabt gennem IVF.
Nogle mennesker ser overhovedet ingen etisk forskel mellem de to processer overhovedet.
Andre støtter måske skabelsen af 'embryonmodellerne', men kun til specifikke typer forskning, for at forstå årsagerne bag infertilitet eller genetisk sygdom.
De vil nok trække grænsen ved forsøg på at bruge modellerne til at teste genredigeringsteknikker for at udbedre genetiske sygdomme i stedet for blot at studere dem.
Der er flere afgørende, etiske spørgsmål, vi skal forholde os, blandt andet:
- Hvilken gavn vil det gøre?
- Kan de videnskablige fremskridt gøres på anden vis?
- Hvad vil være en passende tilsynsproces?
Selvom 3D-modellerne ikke er menneskeembryoner, kan eksisterende national lovgivning omkring skabelse og brug af IVF-embryoner levere nyttig vejledning og tilsyn.
Mange lande har specialiserede tilsynsudvalg, som yder uafhængig rådgivning til forskere og sikrer etisk gennemsigtighed. Frem for alt er vi nødt til omhyggeligt at overveje spørgsmålet.
Kompleks forskning og videnskab
Den bagvedliggende forskning og videnskab er kompleks og vil sandsynligvis udløse mange af de samme bekymringer som for 25 år siden i forbindelse med kloningsteknologien.
Én ting står dog klart - ligesom det gjorde dengang: Denne nye teknologi bør kun bruges til laboratorieforskning.
Ethvert forsøg på at bruge teknologien til at etablere graviditeter i mennesker eller dyr skal være strengt forbudt.
International Society for Stem Cell Research, ISSCR, udgiver snart nye retningslinjer, der sandsynligvis vil levere mere eksplicitte anbefalinger for forskningen inden for menneskelig embryomodellering.
Ligesom ved tidligere etiske problemstillinger er en global tilgang afgørende.
Der er alt for meget på spil, til at vi kan tillade os at ignorere, hvor komplekst spørgsmålet er.
Læs mere om de etiske overvejelser i artiklen Gennembrud: Forskere skaber liv uden for livmoder i tre nye studier.
Megan Munsie modtager støtte fra Australian Research Council og Medical Research Future Fund. Hun er eksternt bestyrelsesmedlem for National Stem Cell Foundation of Australia, vicedirektør for Australasian Society for Stem Cell Research, formand for Ethics Committee of the International Society for Stem Cell Research og medlem af ekspertgruppen, der i øjeblikket opdaterer ISSCR Guidelines. Helen Abud modtager støtte fra National Health and Medical Research Council, Cancer Australia, Cancer Council Victoria og Australian Research Council. Hun er leder af Australian Society for Stem Cell Research.
Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
