Να μεγαλώσουν έμβρυα ποντικών εκτός μήτρας, για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα, κατόρθωσε για πρώτη φορά μία ισραηλινή ομάδα επιστημόνων. Πρόκειται για σημαντικό γεγονός-- αποτέλεσμα επταετούς ερευνητικής προσπάθειας-- που ενδέχεται να σηματοδοτήσει ντόμινο εξελίξεων για τη μελέτη της εμβρυικής ανάπτυξης των θηλαστικών και κατ’ επέκταση του ανθρώπου.
Για δεκαετίες ολόκληρες, οι βιοεπιστήμονες προσπαθούν να εξιχνιάσουν τα δυσεπίλυτα μυστήρια της εμβρυικής ανάπτυξης των θηλαστικών. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο προκύπτουν τα πολύπλοκα όργανα και οι δομές του σώματος από λίγα αδιαφοροποίητα κύτταρα αποτελούσε για αιώνες ένα από τα πιο θαυμαστά και ταυτόχρονα δυσερμηνεύσιμα φαινόμενα. Οι αναπτυξιακοί βιολόγοι έχουν επιστρατεύσει κατά καιρούς διάφορα μοντέλα ζώων, όπως βατράχια ή ψάρια, τα οποία, όμως, δεν αναπαριστούν επιτυχώς τις πολύπλοκες διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα κατά την εμβρυική ανάπτυξη των θηλαστικών και πολύ περισσότερο των ανθρώπων. Η μελέτη της εμβρυικής ανάπτυξης, μέσω της ανατομίας εμβρύων ποντικών ή άλλων θηλαστικών, επιτρέπει μόνο την παρατήρηση των γεγονότων που λαμβάνουν χώρα σε μεμονωμένες χρονικές στιγμές. Τα έμβρυα των θηλαστικών, μεταξύ των οποίων και των ανθρώπων, εξελίσσονται δυναμικά μέσα στο προστατευτικό περιβάλλον της μήτρας και επομένως είναι δύσκολο να μελετηθούν σε πραγματικό χρόνο.
Η δημιουργία τεχνητής μήτρας
Η ανάγκη για την κατασκευή ενός συστήματος που θα προσομοιάζει τις συνθήκες που επικρατούν στη μήτρα που φέρει ένα γονιμοποιημένο ωάριο, ώθησε τους ερευνητές στη δημιουργία μιας «τεχνητής μήτρας» μέσα στην οποία κατόρθωσαν να αναπτυχθούν έμβρυα ποντικών. Συγκεκριμένα, η επιστημονική ομάδα με επικεφαλής τον Τζέικομπς Χάνα, καθηγητή του ισραηλινού Ινστιτούτου Επιστήμης Weizmann, μετέφερε έμβρυα ποντικών από τη μήτρα των μητέρων τους σε ένα σύστημα τεχνητής μήτρας. Τα πέντε ημερών έμβρυα συνέχισαν να αναπτύσσονται στην τεχνητή μήτρα για άλλες έξι με εφτά ημέρες, διανύοντας περίπου το ένα τρίτο του χρόνου μιας φυσιολογικής κύησης. Για να το επιτύχουν αυτό τα τοποθέτησαν σε γυάλινα δοχεία, πρόσθεσαν ορό αίματος από ομφάλιο λώρο και άλλα θρεπτικά συστατικά και φρόντισαν ώστε να οξυγονώνονται επαρκώς. Τα γυάλινα δοχεία τοποθετήθηκαν σε περιστρεφόμενη διάταξη έτσι ώστε τα συστατικά, στα οποία ήταν εμβαπτισμένα τα έμβρυα, να αναδεύονται διαρκώς.
Από τη στιγμή που τα έμβρυα τοποθετήθηκαν στο θρεπτικό μέσο άρχισαν να αναπτύσσονται κανονικά και έτσι προέκυψαν οι πρώτες ευδιάκριτες δομές, που θα δημιουργούσαν τους ιστούς και τα όργανα. Το κεφάλι και τα άκρα είχαν, επίσης, αρχίσει να σχηματίζονται. Σύμφωνα με προσεκτικές και ακριβείς μετρήσεις δεν παρατηρήθηκε διαφορά στην ανάπτυξη και στην οργανογένεση ανάμεσα σε αυτά τα έμβρυα και σε άλλα ίδιας ηλικίας, που αναπτύσσονταν φυσιολογικά μέσα στη μήτρα. Επίσης κατόρθωσαν να σημάνουν συγκεκριμένα κύτταρα με φθορίζουσες χρωστικές, τροποποιώντας τα γενετικά, κι έτσι παρακολούθησαν τη συμβολή τους στην οργανογένεση. Τα αποτελέσματα της μακροχρόνιας και επίπονης προσπάθειάς τους δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature στις 17 Μαρτίου.
Ο ασκός του Αιόλου έχει ανοίξει
Για περίπου τρεις δεκαετίες επιστήμονες αδυνατούσαν να επιτύχουν την επιβίωση και ανάπτυξη εμβρύων εκτός μήτρας, αλλά και να κατανοήσουν τα μυστικά της μοναδικής αλληλεπίδρασης ανάμεσα στο έμβρυο και το θηλυκό που το κυοφορεί. Κι ενώ απέχουμε ακόμα από τη δημιουργία γενετικά καθορισμένων παιδιών εκτός μήτρας, σε «εκκολαπτήρες» και «επωαστήρια» όπως περιέγραφε στο Θαυμαστό Καινούργιο Κόσμο ο Άλντους Χάξλεϋ το 1932, η συζήτηση εστιάζεται αναπόφευκτα στον άνθρωπο και στις πιθανές επιπτώσεις που θα έχει σε αυτόν η εφαρμογή ανάλογων επιστημονικών επιτευγμάτων τα οποία δεν αποτελούν πια προϊόν επιστημονικής φαντασίας αλλά πραγματικό γεγονός. Κομβικό σημείο αποτέλεσε η πρώτη «τεχνητή μήτρα», ένας ασκός με υγρό που προσομοίαζε το αμνιακό υγρό και που παρείχε τις κατάλληλες συνθήκες και τα θρεπτικά συστατικά για την ανάπτυξη ενός εμβρύου. Πράγματι μέσα στον συγκεκριμένο ασκό άρχισε να μεγαλώνει, χωρίς προβλήματα, ένα φαινοτυπικά υγιές αρνί. Η συγκεκριμένη ερευνητική προσπάθεια από επιστημονική ομάδα του Νοσοκομείου Παίδων της Φιλαδέλφειας των ΗΠΑ, στόχευε στη δημιουργία ενός συστήματος τεχνητής μήτρας προκειμένου να επιβιώνουν και να μεγαλώνουν φυσιολογικά τα νεογνά που γεννιούνται πολύ πρόωρα. Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύτηκαν το 2017 στο περιοδικό Nature Communications, σε ένα άρθρο που έμελλε να είναι ένα από τα πιο πολυσυζητημένα άρθρα της χρονιάς.
Κι ενώ νέα πεδία ηθικών και φιλοσοφικών αναζητήσεων έχουν ήδη προκύψει σχετικά με τα όρια της ανθρώπινης ζωής και με τον μετασχηματισμό της αναπαραγωγής και της τεκνοποίησης, το νομικό πλαίσιο για τη χρήση ανθρώπινων εμβρύων στην έρευνα είναι ελλιπές στις περισσότερες χώρες. Η δέσμευση για απαγόρευση της ανάπτυξης ανθρώπινων εμβρύων στο εργαστήριο για περισσότερες από δύο εβδομάδες, θεσπίστηκε διεθνώς ως κατευθυντήρια οδηγία πριν από περίπου τριάντα χρόνια. Το «όριο των 14 ημερών», όπως ονομάστηκε, αναφέρεται στο χρονικό σημείο κατά το οποίο ξεκινά η ανάπτυξη του νευρικού συστήματος και έχει ήδη αρχίσει να αμφισβητείται από διάφορες ερευνητικές ομάδες.
Η δημιουργία ενός συστήματος που υποστηρίζει την ανάπτυξη εμβρύων εκτός μήτρας αποτελεί αδιαμφισβήτητα ένα ορόσημο στη μελέτη της εμβρυικής ανάπτυξης και των παθολογικών καταστάσεων που σχετίζονται με αυτήν. Εγείρει όμως και μια σειρά ηθικών, νομικών και κοινωνικών ζητημάτων, στα οποία πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή, καθώς σύμφωνα με πολλούς, η ανάπτυξη εμβρύων σε τεχνητές μήτρες ενδέχεται να δημιουργήσει περισσότερα προβλήματα σε σχέση με αυτά που καλείται να επιλύσει.
Πηγές:
Aguilera-Castrejon A. et al. Ex utero mouse embryogenesis from pre-gastrulation to late organogenesis. Nature, 2021; DOI: 10.1038/s41586-021-03416-3.
Partridge E. et al. An extra-uterine system to physiologically support the extreme premature lamb. Nat Commun 8, 15112 (2017). https://doi.org/10.1038/ncomms15112
