Bir embriyonun içi boş bir küreden çok katmanlı bir yapıya dönüştüğü süreç olan gastrulasyon, insan gelişiminin bir 'kara kutusu' olarak kabul edilir. Bunun nedeni, insan embriyolarının biyoetik kaygılar nedeniyle tipik olarak 14 günden daha uzun süre kültürlenmemesi ve gastrulasyonun döllenmeden 17 ila 21 gün sonra meydana gelmesidir. Ek olarak, gastrulasyonu taklit eden mevcut kök hücre modelleri, yumurta sarısı ve plasentayı oluşturan gerekli ekstraembriyonik dokuları içerememiştir. Araştırmacılar şimdi, önceki modellerde eksik olan destekleyici dokulardan biri olan yolk kesesini içeren embriyo benzeri bir yapı olan 'peri-gastruloidler' geliştirmek için yeni bir yöntem bildiriyorlar.
Bir kök hücre biyoloğu olan kıdemli yazar Jun Wu, "Entegre olmayan insan gastrulasyonu ve erken organogenez modelleri, hazırlanmış insan pluripotent kök hücrelerinden geliştirilmiş olsa da bu modellerde embriyo modelleme ve morfogenezde hayati roller oynayan ekstraembriyonik hücreler bulunmuyor" diyor. Teksas Üniversitesi Güneybatı Tıp Merkezi. "Hem embriyonik hem de ekstraembriyonik dokuların varlığı, araştırmacıların gastrulasyon sırasında epiblast, amniyon ve yolk kesesi arasındaki etkileşimleri incelemelerini sağlıyor. Bu, insanlarda daha önce ulaşılamayan bir çaba."
Daha yaygın olarak kullanılan astarlanmış pluripotent kök hücreler yerine, araştırmacıların yönteminde genişletilmiş pluripotent kök hücreler (EPSC'ler) kullanıldı. Bu hücrelerin daha önce farelerde hem embriyonik hem de ekstraembriyonik dokuya farklılaştığı gösterilmiştir. İnsan EPSC'lerine uygun büyüme faktörlerini ekleyerek, bu iki doku tipine farklılaştılar. Hücreler daha sonra, araştırmacıların "peri-gastruloidler" olarak adlandırdığı, insan embriyosuna benzeyen yapılar halinde kendi kendine organize oldu.
Ekstraembriyonik dokular, bu peri-gastruloidlerin bu kara kutu gelişim döneminin bir parçası olarak kabul edilen birkaç önemli süreci taklit etmesine izin veren, embriyo gelişimine rehberlik eden kimyasal sinyaller salar. Peri-gastruloidler, embriyoların içinde yaşadığı amniyotik boşluğu ve embriyolara kan desteği sağlayan yumurta sarısı boşluklarını geliştirir. Ek olarak, peri-gastruloidler, merkezi sinir sistemi gelişiminin başlangıcını işaret eden nörülasyon gibi organogenezin erken belirtilerini gösterir.
Araştırma ekibi, yöntemlerinin verimli ve tekrarlanabilir olduğunu bildiriyor. Küçük ölçekli bir deneme olarak gördükleri şeyde, yüzlerce peri-gastruloid üretebildiler. Wu, "Bu modelin gücü, insan EPSC'lerinin olağanüstü kendi kendini organize etme kapasitesini minimum dış müdahale ile kullanma yeteneğinden kaynaklanmaktadır" diyor.
Ekip, plasentaya yol açan trofoblastların dışlanması nedeniyle peri-gastruloidlerin geçerli olmadığını ve bu araştırmanın etik kaygılarını gidermeye yardımcı olduğunu belirtiyor. Bu proje, uluslararası kök hücre araştırma yönergelerini izledi ve UT Southwestern'in Kök Hücre Gözetim Komitesi tarafından onaylandı.
