Grupa naukowców różnych specjalizacji z Rockefeller University połączyła siły by przez pryzmat biologii i fizyki zgadać drogę rozwojową zarodka. Dziesięciodniowy embrion zaczyna się zmieniać, kształt sferyczny powoli zostaje zastąpiony czymś znacznie mniej równomiernym, nazwijmy go roboczo „fasolką”.
By zbliżyć się do momentu gdy ze zlepka komórek zarodek przeobraża się w rozwijającego się człowieka naukowcy mogą skorzystać z komórek macierzystych i stworzyć model odzwierciedlający ten etap rozwoju. Takie modele to syntetyczne struktury organiczne naśladujące większość, ale nie wszystkie cechy swoich biologicznych odpowiedników. Zatem nie można powiedzieć, że eksperyment został przeprowadzony na ludziach, tylko na syntetycznym biologicznym odpowiedniku zarodka na pewnym etapie rozwoju.
– Połączyliśmy kilka technik: bioinżynierię, fizykę i biologię rozwoju by stworzyć ten model – wyjaśnia fizyk i biochemik Mijo Simunovic – Mamy obecnie trójwymiarowy system, który nie tylko pokazuje ludzki genetyczny „odcisk palca”, ale także jego kształt i rozmiar.
Model powstał by rozwiązać kwestię, którą trywialnie możemy podsumować pytaniem: kiedy komórki ustalają gdzie będzie głowa, a gdzie pupa? To moment przełamania symetrii, ustalenia granicy i geografii ludzkiego ciała.
– Przełamanie symetrii napędza prawie wszystko, co dzieje się podczas rozwoju płodowego. Nasze głowy nie wyglądają jak stopy i jest to dlatego, że w pewnym momencie zarodek wykształca dwie części: przednią i tylną – tłumaczy Simunovic. Proces ten nazywa się gastrulacja.
By sprawdzić co wpływa na taki rozwój przebadano wpływ czynnika, który okazał się kluczowy w rozwoju myszy – biała morfogenetycznego kości 4 (BMP4).
– Dodaliśmy BMP4 i po paru dniach część trójwymiarowej kultury stała się przyszłym przodem, a druga tyłem – opowiada Simunovic.
To z jednej strony ogromny sukces dla nauki, z drugiej woda na młyn wielu z tych, którzy mają obawy o zatarcie granicy między przypominającym żywy organizm modelem a eksperymentowaniem na prawdziwych ludziach.
Jednak Simunovic zaznacza wyraźnie, że wciąż istnieje rozróżnienie i choć powstają coraz bardziej złożone modele, to „nigdy nie staną się ludzkimi embrionami, gdybyśmy pozwolili im się rozwijać.”