Znajdź zawartość

Zespół profesora Jakoba Hanny z Instytutu Weizmanna stworzył z komórek macierzystych kompletne modele ludzkich embrionów i prowadził ich rozwój poza macicą przez 8 dni. Embriony posiadały wszystkie struktury charakterystyczne dla naturalnie powstałych 14-dniowych embrionów, w tym łożysko, pęcherzyk żółtkowy, kosmówkę i inne tkanki potrzebne do odpowiedniego wzrostu. To znaczące osiągnięcie, gdyż to, co udawało się dotychczas uzyskać z ludzkich komórek macierzystych nie mogło być uznawane za prawdziwe modeli embrionów, gdyż nie posiadało niemal żadnych struktur niezbędnych do rozwoju embrionalnego. Modele embrionu uzyskane przez zespół Hanny posłużą nie tylko do badań nad słabo poznanym najwcześniejszym etapem rozwoju człowieka. A to ten etap jest w wielu momentach kluczowy. W siódmym dniu po zapłodnieniu rozwijający się zarodek zagnieżdża się w macicy, a już 3-4 tygodnie później wykształcają się zawiązki wszystkich narządów. Wszystko rozgrywa się w pierwszym miesiącu, przez pozostałych osiem miesięcy płód głównie rośnie, mówi Hanna. Jednak ten pierwszy miesiąc to dla nas w dużej mierze tajemnica. Nasze embriony stworzone z komórek macierzystych pozwolą na badanie tego okresu w sposób łatwy i etyczny. Rozwój modelowego embrionu bardzo przypomina rozwój prawdziwego ludzkiego embrionu, szczególnie rozwój różnych jest struktur, dodaje uczony. Zespół Hanny korzystał z doświadczeń zdobytych podczas prac na mysim embrionem w komórek macierzystych. W przypadku ludzkiego embrionu naukowcy również nie skorzystali ani z zapłodnionego jaja, ani z macicy. Użyli pluripotencjalnych komórek macierzystych, które mogą różnicować się w wiele – ale nie wszystkie – typów komórek. Część z wykorzystanych komórek pobrali ze skóry dorosłego człowieka, część pochodzi zaś z linii komórkowych od lat hodowanych w laboratorium. Następnie wykorzystali opracowaną przez siebie metodę reprogramowania zmieniając je w komórki na wcześniejszym etapie życia, które mogą różnicować się w dowolny typ komórek. Ten etap odpowiada 7-dniowemu zarodkowi, takiemu, który właśnie zagnieżdża się w macicy. Naukowcy podzielili pozyskane przez siebie komórki na trzy grupy. Ta, która miała rozwinąć się w embrion pozostała bez zmian. Pozostałe dwie grupy poddano działaniu odpowiednich środków chemicznych – bez modyfikacji genetycznych – po to, by rozwinęły się tkanki potrzebne do utrzymania embrionu przy życiu – łożysko, pęcherzyk żółtkowy i kosmówkę. Po wymieszaniu komórek w odpowiednim zoptymalizowanym środowisku, doszło do spontanicznej samoorganizacji i około 1% z nich utworzył embrion. Embrion z definicji sam się rozwija. Nie trzeba mu mówić, co ma robić. Wystarczy uwolnić zakodowany wewnątrz potencjał. Kluczowym elementem jest wymieszanie odpowiednich komórek na samym początku. Gdy się to zrobi, embrion samodzielnie zaczyna się rozwijać, mówi Hanna. Po uzyskaniu embrionu naukowcy przez 8 dni rozwijali go poza macicą, uzyskując etap rozwoju odpowiadający 14-dniowemu zarodkowi. Gdy naukowcy porównali wewnętrzną organizację swojego modelu z ilustracjami i wynikami badań anatomicznych dostępnych w atlasach z lat 60., zauważyli olbrzymie podobieństwa. Ich model zawierał każdą znaną strukturę, znajdowała się ona w odpowiednim miejscu, miała prawidłowe rozmiary i kształt. Embrion wydzielał nawet odpowiednie hormony. Gdy naukowcy je pobrali i umieścili na komercyjnym teście ciążowym, uzyskali wynik dodatni. Wiele wad rozwojowych pojawia się w pierwszych tygodniach życia zarodka, gdy kobieta jeszcze nie wie, że jest w ciąży. Stworzony w Izraelu model pozwoli na poszukiwanie zarówno sygnałów świadczących o prawidłowym, jak i nieprawidłowym rozwoju. Już teraz naukowcy zauważyli, że jeśli do 10 dnia po zapłodnieniu embrion nie zostanie otoczony komórkami tworzącymi łożysko, jego struktury zewnętrzne, jak pęcherzyk żółtkowy, nie rozwijają się prawidłowo. Naukowcy poinformowali też, że na etapie odpowiadającym 7. dniu po zapłodnieniu model składał się ze 120 komórek, a jego średnica wynosiła 0,1 mm. Na etapie 14. dnia był on złożony z około 2500 komórek i mierzył 0,5 mm. « powrót do artykułu

Naukowcy z Chin, Kanady i Wielkiej Brytanii poinformowali o znalezieniu jednego z najlepiej zachowanych embrionów dinozaurów. „Dziecko Yingliang” pozwala lepiej zbadać związki pomiędzy dinozaurami a ptakami. Embrion znajduje się w pozycji charakterystycznej dla współczesnych ptaków na krótko przed wykluciem się. Embrion zidentyfikowano jako należący do grupy owiraptorozaurów (jaszczur, złodziej jaj), terapodów blisko spokrewnionych z ptakami. Badający skamieniałość naukowcy zauważyli, że głowa embrionu znajduje się poniżej tułowia, kończyny są po obu jej stronach, a grzbiet jest zawinięty w kierunku szerszego końca jaja. Nigdy wcześniej nie widziano takiej pozycji u żadnego z embrionów ginozaurów. Jest ona jednak powszechna wśród współczesnych ptaków. Odkrycie oznacza, że początki takiej pozycji pojawiły się już u terapodów nie będących ptakami. Embrion ma około 27 centymetrów długości i znajduje się wewnątrz 17-centymetrowego jaja. Embriony dinozaurów to jedne z najrzadziej spotykanych skamieniałości. Większość z nich jest niekompletnych z przemieszczonymi kośćmi. Jesteśmy niezwykle podekscytowani znalezieniem „Dziecka Yingliang”. Jest ono świetnie zachowane i pozwoli nam poznać wiele tajemnic dotyczących rozwoju i reprodukcji dinozaurów, mówi główny autor artykułu, doktor Fion Waisum Ma z University of Birmingham. Uczony dodaje, że podobna pozycja „Dziecka Yingliang” i współczesnych ptasich embrionów sugeruje podobne zachowanie przed wykluciem się z jaja. „Dziecko Yingliang” liczy sobie 72–66 milionów lat. Zostało zidentyfikowane jako owiraptorozaur na podstawie czaszki. Grupa ta obejmowała upierzone terapody zamieszkujące tereny dzisiejszej Azji i Ameryki Północnej. Skamieniałość znaleziono w prefekturze Ganzhou na południu Chin w skałach z późnej kredy. Autorzy badań porównali pozycję embrionu owiraptorozaura z pozycjami embrionów innych terapodów oraz ptaków i na tej podstawie zaproponowali hipotezę, zgodnie z którą zachowanie embrionu przed wykluciem, w wyniku którego przyjął on taką pozycję nie jest unikatowe dla ptaków, ale pojawiło się najpierw wśród terapodów przed dziesiątkami, a może nawet setkami milionów lat. Interesująca jest też sama historia embrionu. Został on kupiony przez dyrektora firmy Yingliang Group, pana Lianga Liu, około roku 2000 jako przedmiot, który mógł być jajem dinozaura. Gdy po roku 2010 budowano Yingliang Stone Nature History Museum, pracownicy muzealni wybierający przedmioty na ekspozycję, zidentyfikowali go jako jajo dinozaura. Dopiero wówczas rozpoczęto badania i trafiono na sensacyjną skamieniałość. Ten embrion wewnątrz jaja to jedna z najpiękniejszych skamieniałości jakie kiedykolwiek widziałem. Mały dinozaur wygląda jak mały ptak przed wykluciem, zwinięty w jaju. To kolejny dowód wskazujący, że liczne cechy współczesnych ptaków pojawiły się u dinozaurów, mówi profesor Steve Brusatte z University of Edinburgh. « powrót do artykułu

Naukowcy stworzyli pierwsze na świecie małpy-chimery. Hex, Roku i Chimero są ponoć zdrowe i normalnie zbudowane, a ich ciała składają się z komórek pochodzących z 6 różnych genomów. Autorzy raportu z pisma Cell podkreślają, że udało im się poczynić olbrzymie postępy, ponieważ dotąd chimerami były głównie myszy. Shoukhrat Mitalipov z Oregon Health & Science University (OHSU) zebrał w jednym miejscu komórki pochodzące z kilku embrionów rezusów i zaimplantował je samicom. Kluczem do sukcesu było zmieszanie komórek na bardzo wczesnym etapie rozwoju (z 2-4-komórkowych blastocyst), bo są one totipotencjalne, tzn. mogą się różnicować w każdy typ komórkowy organizmu. Komórki nigdy się nie spajają, ale pozostają w pobliżu i współpracują, by utworzyć tkanki oraz narządy. Stwarza to niemal nieograniczone możliwości naukowe - podkreśla Mitalipov. Pierwsze próby amerykańskiego zespołu z wszczepianiem do embrionów małp hodowlanych zarodkowych komórek macierzystych, a więc zabieg wykorzystywany w przypadku myszy, zakończyły się niepowodzeniem. Uzyskiwano bowiem organizmy, w których występowały wyłącznie komórki zarodka macierzystego. Porażka nie zniechęciła biologów, dlatego zamiast korzystać z zamrożonych komórek, zdecydowali się na pobieranie ich ze środka masy embrionu i wstrzykiwanie bezpośrednio do drugiego zarodka. W rezultacie nie uzyskano pojedynczej chimery, ale bliźnięta. Kiedy Amerykanie wpadli wreszcie na trop skuteczniej metody, pobierali pojedyncze komórki blastocysty, a następnie mieszali komórki pochodzące od 3-6 dawców, uzyskując w ten sposób 29 nowych blastocyst. Wybrali 14 najsilniejszych i wszczepili je 5 surogatkom. U wszystkich implantacja się powiodła. U 3 samic ciążę zakończono przed terminem i badano płody-chimery, później w wyniku cesarskiego cięcia urodziły się bliźnięta Roku i Hex oraz "samotny" Chimero. Wszystkie matki odrzuciły dzieci. Naukowcy spekulują, że powodem był nienaturalny dla nich sposób urodzenia młodych. Na razie nie wiadomo, czy Roku, Xex i Chimero mogą mieć dzieci. Akademicy z OHSU sugerują, że embrionalne komórki macierzyste naczelnych, które są niekiedy w laboratorium od przeszło 20 lat, nie mają tych samych możliwości, co komórki pobrane z żywych embrionów. Musimy wrócić do podstaw i badać nie tylko hodowle embrionalnych komórek macierzystych, ale także komórki macierzyste w embrionach. Nie możemy modelować wszystkiego na myszach. Jeśli chcemy przejść z terapiami z komórek macierzystych z laboratoriów do klinik i od myszy do ludzi, musimy zrozumieć, co komórki naczelnych mogą, a czego nie.

Otyłe samce myszy mają potomstwo z zaburzeniami metabolicznymi, ponieważ wysokotłuszczowa dieta wywołuje zmiany epigenetyczne w plemnikach. Wcześniej sądzono, że tego typu zjawiska nie mają wpływu na młode, bo przed i po zapłodnieniu dochodzi do "przepakowania" zawartości jądra komórkowego. Maria Ohlsson Teague i Michelle Lane z Uniwersytetu w Adelajdzie w Australii wykazały, że myszy, którym podawano niezdrową karmę, miały potomstwo podatne na insulinooporność. Oznacza to, że w pewnych regionach plemników zmiany epigenetyczne najwyraźniej się utrzymują. W ramach pogłębionych badań zidentyfikowano 21 miRNA (jednoniciowych cząsteczek RNA regulujących włączanie i wyłączanie genów), których ekspresja była inna w plemnikach gryzoni jedzących wysokotłuszczową i zdrową karmę. Panie posłużyły się bazą danych znanych miRNA i dzięki temu opisały możliwy wpływ zaobserwowanych zmian. Na samym początku uplasowały się rozwój embrionu i plemników oraz zaburzenia metaboliczne. Teague uważa, że duża ilość tłuszczu wokół jąder zmienia warunki i sprzyja zmianom epigenetycznym.

Wystawienie komórek jajowych na wysokie stężenia nasyconych kwasów tłuszczowych, jak ma to miejsce w jajnikach kobiet otyłych i cierpiących na cukrzycę typu 2., upośledza rozwój zarodka (PLoS ONE). Naukowcy z Antwerpii, Hull i Madrytu stwierdzili, że u krów embriony powstające z jaj wystawionych na oddziaływanie wysokiego stężenia nasyconych kwasów tłuszczowych mają mniej komórek, zmianie ulegają też ekspresja genów oraz aktywność metaboliczna. Wszystkie wymienione zjawiska są wskaźnikami zmniejszonej zdolności utrzymania się przy życiu. Specjaliści podkreślają, że choć studium prowadzono na komórkach jajowych krów, odkrycia mogą pomóc w wyjaśnieniu, czemu kobietom z zaburzeniami metabolicznymi, np. otyłością czy cukrzycą, trudniej zajść w ciążę. Pacjentki z tej grupy metabolizują więcej zmagazynowanego tłuszczu, co skutkuje wyższym stężeniem kwasów tłuszczowych w obrębie jajników, a te są toksyczne dla jaja przed owulacją. U krów możemy wywołać bardzo podobne zaburzenia metaboliczne prowadzące do zmniejszenia płodności, a szczególnie upośledzenia jakości jaj. Między innymi z tego powodu bydło jest tak interesującym modelem w badaniach nad ludzkim zdrowiem reprodukcyjnym – przekonuje szef zespołu badawczego, prof. Jo Leroy z Uniwersytetu w Antwerpii. Wiemy z wcześniejszych badań, że wysokie stężenie kwasów tłuszczowych może wpłynąć na rozwój komórek jajowych w jajnikach, ale teraz po raz pierwszy wykazaliśmy, że ten negatywny wpływ rozciąga się również na przeżywalność zarodka. Veerle Van Hoeck, doktorantka z Antwerpii, badała embriony 8 dni po zapłodnieniu. Znajdowały się one wtedy w stadium blastocysty, składającej się z ok. 70-100 komórek. Akademicy przyglądali się m.in. aktywności metabolicznej zarodka, czyli temu, jakie związki pobierał ze środowiska oraz jakie i w jakich ilościach wydalał. Najbardziej żywotne embriony, te, które z największym prawdopodobieństwem prowadziły do udanej ciąży, cechowały się spokojnym, mniej nasilonym metabolizmem, zwłaszcza w odniesieniu do aminokwasów. Tam, gdzie komórka jajowa była eksponowana na duże stężenia kwasów tłuszczowych, zarodek wykazywał nasilony metabolizm aminokwasów, a także zmienione zużycie tlenu, glukozy oraz mleczanów – wszystko to wskazuje na upośledzenie regulacji metabolizmu i zmniejszoną żywotność – wyjaśnia dr Roger Sturmey z Uniwersytetu w Hull. Leroy dodaje, że takie embriony wykazują zwiększoną ekspresję genów związanych ze stresem komórkowym. Choć wyższy poziom kwasów tłuszczowych nie zatrzymuje rozwoju zarodka na etapie dwóch komórek, następuje widoczne zmniejszenie liczby komórek zdolnych do przekształcenia się w blastocystę. Na kolejnych etapach badań akademicy zamierzają sprawdzić, czy skutki wysokiego poziomu kwasów tłuszczowych są widoczne także po narodzinach.

Plezjozaury nie były jajo-, ale żyworodne. Świadczy o tym odkrycie doktorów F. Robina O'Keefe'a z Marshall University i Luisa Chiappe z Instytutu Dinozaurów Muzeum Historii Naturalnej Hrabstwa Los Angeles. Panowie zauważyli bowiem, że jeden z wystawianych obecnie eksponatów jest podwójną skamieniałością matki i płodu. W 1987 r. został on znaleziony przez Charlesa Bonnera na ranczu w hrabstwie Logan w Kansas. Mierząca prawie 4,7 m skamieniałość sprzed 78 mln lat reprezentuje gatunek Polycotylus latippinus. Paleontolodzy znaleźli m.in. żebra embrionu, 20 kręgów, biodra i kości kończyn. Chociaż żyworodność udokumentowano u kilku innych grup mezozoicznych gadów wodnych, po raz pierwszy odkryto coś, co świadczyłoby o takim samym rodzaju reprodukcji u plezjozaurów. W odróżnieniu od pozostałych wodnych gatunków, plezjozaury rodziły tylko jedno duże młode. Niewykluczone też, że tworzyły grupy i angażowały się w opiekę nad dziećmi. Naukowcy od dawna wiedzieli, że ciała plezjozaurów nie były dobrze przystosowane do wspinania się na brzeg, by złożyć w gnieździe jaja, dlatego też brak dowodów na żyworodność tych gadów wydawał się wręcz zdumiewający. […] Płód był bardzo duży w porównaniu do matki […]. Wiele współczesnych zwierząt, które rodzą pojedyncze duże młode, cechuje uspołecznienie i sprawowanie opieki matczynej. Spekulujemy więc, że plezjozaury mogły przejawiać podobne zachowania, upodobniając swoje życie społeczne bardziej do tego prowadzonego przez delfiny niż inne gady – opowiada O'Keefe. Skamieniałość matki jest prawie kompletna – brakuje tylko fragmentów szyi i czaszki. Cenny podwójny okaz został jakiś czas temu poddany konserwacji.

Beznogie embriony żółwiaków chińskich (Pelodiscus sinensis) przemieszczają się do najcieplejszych rejonów jaja. Ich zachowanie do złudzenia przypomina poczynania dorosłych zmiennocieplnych gadów, które szukają słońca, by się ogrzać. Richard Shine z Uniwersytetu w Sydney obserwował aż 800 embrionów, wędrujących w kierunku umieszczonego poza jajem źródła ciepła. Gdy "grzejnik" się przemieszczał, płody za nim podążały. Australijczyk przypuszcza, że dodatkowe ciepło może przyspieszyć moment wyklucia lub korzystnie wpływa na zdrowie. Nie ma jednak pojęcia, w jaki sposób embriony żółwiaka się poruszają. Wcześniej biolodzy sądzili, że pozbawione struktur lokomocyjnych i uwięzione w nieruchomym jaju embriony nie są w stanie tego dokonać. Tymczasem eksperymenty pokazały, że behawioralna termoregulacja nie jest ograniczona wyłącznie do życia po wykluciu i występuje nawet na wczesnych stadiach rozwoju płodowego. W ramach studium Shine współpracował ze specjalistami z Chińskiej Akademii Nauk oraz Hangzhou Normal University. Wyniki opublikowano w piśmie branżowym PNAS.

Paleontolog Hans Larsson z McGill University chce manipulować embrionami kur, by nadać im dinozaurze cechy. Wg niego, to pierwszy krok do zorganizowania prehistorycznej wylęgarni. Kanadyjczyk uważa, że ptasi płód z szeregiem gadzich cech uda się stworzyć w ciągu najbliższych 5 lat. Jak zwykle jednak w takich przypadkach bywa, wiele zależy od wysokości pozyskanych funduszy. Powinniśmy być w stanie odtworzyć bądź zasadniczo stworzyć sami genetyczny program rozwoju naśladujący ten sprzed, dajmy na to, 150 mln lat, zmieniając upierzenie kury w coś bardziej prymitywnego oraz uzyskując trójpazurzaste palce i nieco zębów. Projekt to pokłosie rozmowy Larssona ze światowej sławy amerykańskim paleontologiem Jackiem Hornerem, który był technicznym doradcą przy realizacji Parków Jurajskich. Panowie zastanawiali się nad tym, jak najlepiej zobrazować ewolucję. Zgodzili się, że zmiana rozwoju kurzego embrionu mogłaby być doskonałym i bardzo przemawiającym do wyobraźni przykładem. Najpierw trzeba jednak dokładnie poznać rozwój zwierzęcia – jakie geny się włączają i wyłączają oraz jak komórki wędrują wewnątrz płodu. Studium będzie się koncentrować na kurzych jajach, ponieważ ptaki są bezpośrednimi potomkami dinozaurów. Na razie eksperyment nie spotkał się z zarzutami natury etycznej, ponieważ dotąd z jaj nie wylęgło się żadne stworzenie. Program jest finansowany m.in. przez National Geographic i Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada. W swojej najnowszej książce Jak zbudować dinozaura Horner wspomina o pomyśle Larssona i o jego zamiarze uzyskania kurczakozaura. Wg niego, będzie on nieduży, ale większy od zwykłej kury. Prorokuje, że ostatecznie naukowcy stworzą prehistoryczne zwierzęta gabarytów emu. Larsson przekonuje, że wszystko, co robimy z kurami, ma też bezpośrednie odniesienie do ludzkiego rozwoju. Trzydziestoośmioletni Kanadyjczyk studiuje ewolucję ptaków już od dekady. Na razie jego projekt znajduje się w powijakach, więc na efekty przyjdzie jeszcze poczekać.

Intensywna przebudowa genomu, polegająca na wyrzucaniu z niego znacznych fragmentów DNA, to nie tylko domena prostych zwierząt, takich jak nicienie - udowadniają naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego. Z przeprowadzonych przez nich badań wynika, że podobny proces zachodzi u minogów morskich - organizmów znacznie bardziej złożonych, należących, podobnie jak ludzie, do strunowców. Do odkrycia doszło przypadkowo podczas badań nad ewolucją systemu immunologicznego u zarodków minogów. Ku zaskoczeniu badaczy okazało się, że dochodzi w nich nie tylko do przetasowań w genomie komórek mających stać się w przyszłości elementami układu odpornościowego, lecz także w znacznych partiach materiału genetycznego innych komórek rozwijającego się embrionu. Dalsze badania wykazały, że wycięciu ulega aż do 20% informacji genetycznej komórek. Większość usuwanych odcinków była zlokalizowana poza genami, lecz odkryto także przypadki przemodelowania samych genów. Jak zaobserwowano, efektem tych zmian było znaczne przybliżenie tzw. sekwencji regulatorowych, czyli odcinków DNA odpowiedzialnych za kontrolowanie aktywności genów, do sekwencji kodujących cząsteczki ważne dla rozwoju wzrastającego organizmu. Dotychczas nie ustalono, jak dokładnie zachodzi opisywany proces. Wiadomo jedynie, że jest on uruchamiany po powstaniu kilku pierwszych komórek zarodkowych i zachodzi wieloetapowo w stosunkowo długim czasie. Nie prowadzi on jednak do zmiany materiału genetycznego komórek, z których w dojrzałym organizmie mają powstać komórki rozrodcze. Zapewnia to ciągłość linii rozwojowej i wysoki stopień podobieństwa pomiędzy komórkami rozrodczymi wytwarzanymi przez kolejne pokolenia minogów. Badacze z Waszyngtonu nie wiedzą także, czemu dokładnie służy tak radykalna przebudowa genomu. Wiele wskazuje jednak na to, że zmiana położenia sekwencji regulatorowych względem genów ma za zadanie aktywację genów odpowiedzialnych za nabieranie przez poszczególne populacje komórek cech pozwalających im na funkcjonowanie we wzrastającym organizmie. Autorzy odkrycia utrzymują, że jest to pierwsza obserwacja tak głębokich zmian w genomie strunowca. Ich zdaniem dokładne poznanie zasad rządzących tym procesem pozwoli na lepsze zrozumienie mechanizmów chroniących genom przed uszkodzeniami oraz dostarczy istotnych informacji na temat molekularnych podstaw ewolucji.

Ludzka pamięć zaczyna działać podczas życia płodowego. Dotąd nie wiedziano jednak, jak długo się utrzymuje. Badacze z Holandii jako pierwsi wykazali, że pamięć krótkotrwała funkcjonuje u już 30-tygodniowych płodów, a ich wspomnienia "żyją" przez jakieś 10 minut (Child Development). Naukowcy z Centrum Medycznego Maastricht University i Radboud University Nijmegen Medical Centre pracowali z ok. 100 ciężarnymi kobietami. Sprawdzali, jak ich dzieci reagują na powtarzającą się stymulację. Po pewnej liczbie powtórzeń płód przestawał odpowiadać, co było doskonale widać na usg. Następowała tzw. habituacja, a sam bodziec zostawał uznany za bezpieczny. Podczas drugiej sesji dzieci pamiętały uprzednią stymulację i przywykały po znacznie mniejszej liczbie powtórzeń. Na tej podstawie akademicy stwierdzili, że pamięć krótkotrwała utrzymuje się u 30-tyg. płodów przez 10 minut. Trzydziestoczterotygodniowe dzieci potrafią przechowywać potrzebne informacje przez dużo dłuższy czas, bo przez miesiąc. Płody poddawano testom w wieku 30, 32, 34 i 36 tygodni, a następnie znowu w wieku 38 tygodni. Okazało się, że 34- i 36-tygodniowe dzieci przywykały o wiele szybciej niż płody 38-tygodniowe, które nie były wcześniej trenowane. Oznacza to, że u embrionu pamięć funkcjonuje co najmniej przez 4 tyg. – czyli w okresie upływającym pomiędzy testem w 34. a badaniem w 38. tygodniu.

Wytwarzanie hybrydowych zarodków ludzko-zwierzęcych, uzyskiwanych z komórek jajowych zwierząt wzbogaconych o ludzkie DNA, uznawane jest za jeden z najważniejszych celów nowoczesnej biologii. Niestety, pomimo starań wielu naukowców, żadnemu zespołowi nie udało się jeszcze osiągnąć upragnionego celu. Wygląda na to, że mieszanie ze sobą komórek ludzkich i zwierzęcych nie programuje komórki jajowej poprawnie, tłumaczy lakonicznie dr Robert Lanza, badacz specjalizujący się w hodowli hybrydowych zarodków. Niestety, naukowiec nie potrafi wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje, choć geny odpowiedzialne za rozwój embrionu wydają się działać prawidłowo. Próby wytwarzania międzygatunkowych zarodków podejmowane są od około dziesięciu lat. Jest o co walczyć: embriony takie byłyby doskonałym źródłem komórek macierzystych, zaś badania na nich byłyby znacznie mniej kontrowersyjne od używania naturalnych embrionów ludzkich. Co więcej, organizmy samic wielu ssaków wytwarzają komórki jajowe w znacznie większej liczbie, niż ma to miejsce u kobiet. Aby wytworzyć hybrydowy embrion, teoretycznie wystarczy pobrać komórkę jajową dowolnego ssaka, usunąć z niej DNA i zastąpić je DNA ludzkiej komórki jajowej, a następnie zapłodnić ją przy użyciu ludzkiego plemnika. Niestety, w praktyce jest znacznie gorzej: zarodki ludzko-mysie obumierają już po pierwszym podziale komórkowym, zaś ludzko-krowie i ludzko-królicze - niewiele później. Mieliśmy piękne malutkie hybrydowe zarodki, lecz to wciąż nie działało, nieważne jak ciężko pracowaliśmy, żali się dr Lanza. Badacz nie złożył jednak broni i sięgnął po najnowszą broń: globalną analizę ekspresji genów, czyli metodę pozwalającą na monitorowanie aktywności praktycznie wszystkich genów obecnych w danej komórce w różnych fazach dojrzewania embrionu. Przeprowadzone przez dr. Lanzę analizy wykazały, że hybrydy ludzko-zwierzęce charakteryzują się zaburzeniami aktywności licznych genów, co prowadzi do przedwczesnego obumierania zarodków. Nie to jest jednak najdziwniejsze. Okazuje się, że obumierają także hybrydy ludzko-ludzkie, choć w ich przypadku sekwencja "uruchamiania" i "wyłączania" poszczególnych genów wydaje się zachodzić prawidłowo. Dlaczego? Tego, niestety, nie wie nikt...

Niektórzy twierdzą, że palenie papierosów "light" zmniejsza ryzyko powikłań związanych z pochłanianiem zawartych w nich toksyn. Okazuje się jednak, że to tylko złudzenie, przynajmniej z punktu widzenia zagrożenia dla płodu. Wiele substancji zawartych w [papierosach typu light] nie zostało przetestowanych, a niektóre są opisywane przez producentów jako bezpieczne, zauważa pracujący na Uniwersytecie Kalifornijskim prof. Prue Talbot, główny autor badań. Niestety, jak pokazują badania jego zespołu, rzeczywistość wygląda znacznie gorzej: nasze testy na myszach pokazują jasno, że te substancje niekorzystnie wpływają na reprodukcję oraz związane z nią procesy rozwojowe. Efekty najprawdopodobniej są identyczne w przypadku ludzi, co oznacza, że kobiety ciężarne są szczególnie narażone na efekty dymu z takich papierosów. Zespół prof. Talbota prowadził swoje testy na mysich zarodkowych komórkach macierzystych, które służyły jako model zarodka niezagnieżdżonego jeszcze w ściany macicy. Porównywano na nich wpływ dymu wydzielanego przez tradycyjne papierosy oraz ich wersję "light". Wykonano także osobną analizę dymu zasysanego przez filtr papierosa (miało to symulować aktywne wdychanie przez samego palacza) oraz tego wydzielanego z żarzącej się końcówki papierosa. Testy pokazują jasno, że każdy z badanych rodzajów używki wykazywał silne działanie toksyczne na niezagnieżdżone zarodki myszy, co objawiało się m.in. opóźnieniem i upośledzeniem ich rozwoju. W wyniku ekspozycji na dym dochodziło także do osłabienia zdolności komórek macierzystych do przylegania do białek tzw. macierzy pozakomórkowej (proces ten jest konieczny dla prawidłowego osadzenia się zarodka w macicy). W skrajnych przypadkach dochodziło nawet do całkowitego obumarcia zarodka. Co więcej, ku zaskoczeniu badaczy okazało się, że próbki dymu z papierosów typu "light" były bardziej szkodliwe od tego z papierosów tradycyjnych. Ten wynik był niespodziewany, ponieważ zgodnie z zapewnieniami takie produkty zawierają mniejsze ilości toksyn, uważa prof. Talbot. Dalsze testy wykazały, że dym wydostający się z końcówki papierosa (czyli ten wdychany przez biernych palaczy) był bardziej szkodliwy, prawdopodobnie ze względu na niższą temperaturę spalania tytoniu. Nie należy jednak zapominać, że sam palacz także wdycha tę trującą mgiełkę. Dalsze badania zespołu z Uniwersytetu Kalifornijskiego obejmą wykonanie analogicznych testów na komórkach ludzkich. Należąca do zespołu magistrantka Sabrina Lin rozpoczęła już wstępne eksperymenty, możemy więc liczyć, że już wkrótce opublikowane zostaną ich wstępne rezultaty.

Apoptoza, czyli samobójcza śmierć komórki, odgrywa rolę w szeregu istotnych procesów w organizmie. Badania na embrionach muszek owocówek wykazały kolejną rolę tego zjawiska: obumierające komórki kurczą się, przyciągając sąsiednie komórki i generując siły niezbędne do formowania powstających tkanek. Podczas rozwoju zarodka muszki owocówki (Drosophila melanogaster) istotnym etapem jest zamknięcie szczeliny po stronie jego grzbietu. Badacze z Duke University obserwowali ten proces przez około dziesięć lat (!), zanim udało się ostatecznie wyjaśnić, w jaki sposób zachodzi ten tajemniczy, doskonale zsynchronizowany proces. Jak się okazało, siły wymagane do "ściągnięcia" krawędzi otworu są generowane przez kurczenie się komórek apoptotycznych. Jak tłumaczy szef zespołu badającego to zagadnienie, prof. Dan Kiehart, komórki kurczące się w przebiegu apoptozy na skutek utraty wody generują siłę, która powoduje stopniowe zbliżanie się do siebie komórek położonych w pobliżu "kącika" szczeliny. Dzięki temu, że "samobójcze" komórki są rozproszone w całej tkance i stanowią aż 10% całej populacji komórek znajdujących się w tym miejscu, umożliwia to przeprowadzenie procesu w ściśle skoordynowany sposób. Co ciekawe, sam Kiehart jeszcze 8 lat temu twierdził, że jeśli jest to tylko 10 procent, można to zignorować. Na pomysł, że ginące komórki mogą powodować powstawanie oddziaływań mechanicznych, wpadł dr Yusuke Toyama - fizyk z wykształcenia, od pewnego czasu zajmujący się biologią. To on zaobserwował z użyciem barwników fluorescencyjnych i mikroskopu sprzężonego z laserem, że komórki znajdujące się w pobliżu krawędzi szczeliny pociągają za sobą kolejne, gdy same kurczą się w przebiegu apoptozy. Jak tłumaczy Toyama, oznacza to, że apoptoza nie jest zjawiskiem związanym z jedną komórką, lecz jest wzmacniana przez pięć do siedmiu otaczających komórek. Z obliczeń wynika, że siły generowane przez śmierć komórek stanowią od jednej trzeciej aż do połowy całkowitej wartości siły powstającej podczas zamykania szczeliny na grzbiecie embrionu D. melanogaster. Oczywiście nie są to, delikatnie mówiąc, siły spektakularne - ich wartość to około miliardowej części niutona - lecz w zupełności wystarczają do przeprowadzenia tego procesu. Badacze szacują, że podobne zjawisko może zachodzić także u organizmów wyższych, być może nawet u człowieka. Kiehart i Toyama postulują, że apoptoza może brać udział w procesach takich, jak gojenie ran czy formowanie się organów wewnętrznych. O sukcesie naukowców z Duke University informuje najnowszy numer czasopisma Science.

Dziewięcioletnia dziewczynka trafiła do jednego z greckich szpitali z objawami silnego bólu brzucha. Po serii badań docieczono, że przyczyną dolegliwości był... embrion jej brata bliźniaka. O szokującym odkryciu donieśli sami lekarze, a wiadomość - co oczywiste - rozeszła się po Grecji lotem błyskawicy. U dziewczynki, którą leczono w szpitalu w Larissie, odkryto podejrzaną zmianę. Tkankę usunięto chirurgicznie, a następnie przebadano. Po dalszych ekspertyzach okazało się, że wycięty fragment był w rzeczywistości pięciocentymetrowym płodem, który z niewyjaśnionych przyczyn został podczas ciąży wchłonięty przez rozwijający się organizm dziewczynki. Dyrektor szpitala, Iakovos Brouskelis, opisuje tę zaskakującą sytuację: [Lekarze] mogli zobaczyć na prawej stronie ciała, że jej brzuch jest spuchnięty, ale nie mogli przypuszczać, że ten guz zawiera embrion. Część tkanek płodu była rozwinięta - wykształciły się w nim m.in. głowa, oczy i włosy, lecz nie stwierdzono obecności mózgu. Przypadki tego typu zdarzają się średnio raz na około pół miliona żywych urodzeń. Szczęśliwie dziewczynka szybko wróciła do pełni zdrowia.

Naukowcy z Newcastle University uzyskali embriony mające troje rodziców: 2 matki i jednego ojca. Uważają, że to duży postęp w leczeniu chorób dziedzicznych. Dzięki ich metodzie można wyeliminować wadliwe geny, a kobieta-nosicielka będzie miała pewność, że nie przekaże ich swojemu potomstwu. Technika ma pomagać kobietom z chorobami mitochondrialnymi, wynikającymi z zaburzeń w działaniu i budowie mitochondriów. Mitochondria to organelle komórkowe uznawane za centra energetyczne komórki, które dysponują własnym DNA (mtDNA). Mutacje w jego obrębie wywołują kilkadziesiąt różnych chorób. Mitochondria są dziedziczone niemal w całości po matce. Choroba mitochondrialna występuje u jednej osoby na 6500, czasami wspomina się o 5000. Może przyjmować postać zespołu MELAS (w przypadku którego występują epizody udaropodobne), padaczki mioklonicznej z tzw. "włóknami szmatowatymi", głuchoty, cukrzycy itp. Do tej pory nie udało się, niestety, opracować skutecznych metod leczenia, dlatego terapia obejmuje wyłącznie objawy. Zespół z Newcastle przeprowadził "transplantację mitochondriów". Zabieg dotyczył 10 zygot z poważnymi wadami, które uzyskano w trakcie zapłodnienia in vitro. Jądra komórkowe wszczepiano do jaj dawczyni, z których wcześniej usuwano niemal całe własne jądrowe DNA. Pozostawała tylko ta część, która koduje białka mitochondrialne, także te związane z kontrolą działania organelli. Rozwój zygot przebiegał prawidłowo, po upływie 6 dni zostały jednak zniszczone. Badacze zaprezentowali wyniki swoich badań na konferencji Medical Research Council Centre for Neuromuscular Diseases, która odbywała się w Londynie 1-2 lutego br. Profesor Paul Chinnery podkreśla, że choroby mitochondrialne dotyczą tkanek cechujących się dużym zapotrzebowaniem energetycznym, czyli m.in. serca, układu nerwowego czy mięśni. Na szczęście, zgodnie z przewidywaniami, nowa metoda terapeutyczna ma być dostępna w ciągu kilku lat, a nie dekad.

Po raz pierwszy w historii Wielkiej Brytanii wydano zgodę na tworzenie hybrydowych zarodków. Uczeni z Newcastle University i King’s College London mają prawo wyhodować ludzko-zwierzęce emrbiony. Human Fertility and Embryology Authority, po konsultacjach uznała, że takie badania spełniają wszystkie stawiane przez prawo warunki, a opinia publiczna nie ma nic przeciwko nim. Uczeni z obu instytucji chcą wprowadzić ludzkie DNA do niezapłodnionych zwierzęcych komórek jajowych. Akademicy z Newcastle mają szanse dowiedzieć się dzięki temu, w jaki sposób DNA programuje różne typy komórek we wczesnej fazie ich rozwoju. Ich koledzy z King’s College mają inny cel. Wykorzystane przez nich DNA będzie pobrane od pacjentów cierpiących na genetyczne choroby neurodegeneracyjne (np. chorobę Parkinsona). Dzięki temu chcą stworzyć całą linię komórek macierzystych zawierających wadliwe geny. Komórki te posłużą naukowcom do badania chorób neurodegeneracyjnych. Uczeni mówią, że wykorzystanie zwierzęcych komórek jest koniecznością, gdyż trudno jest zdobyć ludzkie komórki jajowe. Zgodę na tworzenie hybryd wydano wszak pod jednym warunkiem. Nie mogą one rozwijać się dłużej niż 14 dni. Po tym czasie komórki ludzkich embrionów zaczynają się różnicować.

Beverley Robson, 32-letnia Brytyjka, w ciągu miesiąca dwukrotnie zaszła w ciążę. Po pierwszym zapłodnieniu nie zostało zatrzymane dojrzewanie kolejnych komórek jajowych. Nadpłodnienie (superfecundation) jest prawdziwą rzadkością, zdarza się bowiem raz na milion. Plemniki pochodzą z różnych stosunków płciowych, odbytych niedługo po sobie. Trudno uwierzyć, że Leah i Lara nie są bliźniaczkami, skoro przyszły na świat tego samego dnia. De facto Leah jest o dwa tygodnie starsza od siostry. W przypadku zapłodnienia dodatkowego drugi płód często obumiera. W łonie matki embriony konkurują ze sobą, a pierwszy jest lepiej odżywiony i większy. Państwo Robsonowie ma już dwóch synów: 9-letniego Kyle'a i 6-letniego Zacka. Zagadnienie tego typu ciąży wielopłodowej od dawna fascynowało lekarzy, także naszych rodzimych. Wzmianka na ten temat pojawiła się już w pierwszym polskim czasopiśmie medycznym Primitiae physico-medicae. Wydawano je w Lesznie w latach 1750-1753.

Amerykańscy naukowcy informują, że opracowali nowy sposób pozyskiwania komórek macierzystych, które mogą przydać się w całym szeregu terapii. Komórki uzyskiwane są z jąder. Komórki macierzyste wydają się przyszłością medycyny, jednak z ich wykorzystaniem wiążą się poważne problemy natury etycznej. Obecnie uzyskuje się je przede wszystkim z embrionów, które ulegają zniszczeniu. Dlatego też używanie komórek budzi sprzeciw licznych organizacji oraz obecnego rządu USA. Doktor Shahin Rafii (z Weill Cornell Medical College w Nowym Jorku) stwierdził, że komórki produkujące spermę w jądrach samców myszy, mogą również tworzyć komórki macierzyste. Opracował też sposób na łatwe ich pozyskiwanie. Naukowiec sądzi, że podobne komórki można znaleźć u mężczyzn. Wydaje się, że może być to świetne źródło łatwych do otrzymania i kształtowania komórek macierzystych o takich samych właściwościach, jak embrionalne komórki macierzyste – mówi naukowiec.

Genetyczna możliwość posiadania palców w kończynach istniała na długo przed tym, zanim pierwsze stworzenia wyszły z wody na ląd. Nowe badania ujawniły, że odnaleźć ją można u wspólnego przodka rekinów i ludzi. Naukowcy skoncentrowali się na grupie genów HOX, które decydują, jak i gdzie rozwiną się części ciała u zwierząt, w tym u człowieka (są one ułożone w klastrze w takiej kolejności, w jakiej aktywują się podczas rozwoju). Obserwowali ich aktywność u płodów rekinków psich (Scyliorhinus canicula). Ku swojemu zaskoczeniu zauważyli u embrionów ryb zwiększoną aktywność genów pozwalających w przypadku zwierząt wyposażonych w kończyny na rozwój palców (PLoS ONE). Procesy genetyczne nie były u wczesnych zwierząt wodnych proste, by skomplikować się dopiero u gatunków przystosowanych do życia na lądzie. Były złożone od samego początku – uważa biolog rozwojowy Martin Cohn z Uniwersytetu Florydy w Gainesville. Jeśli tak, to dlaczego rekiny nie mają palców? Mimo że one i inne ryby posiadają odpowiedni program genetyczny, jest on aktywowany tylko na krótki czas – spieszą z wyjaśnieniami Renata Freitas i Guangjun Zhang. Ludzie i pozostałe kręgowce używają go natomiast dłużej. Nasz gatunek i zwierzęta lądowe to potomkowie ryb kostnoszkieletowych. Rekiny są natomiast rybami chrzęstnoszkieletowymi. Oznacza to, że genetyczna możliwość rozwoju palców istniała już ponad 500 mln lat temu, u ostatniego wspólnego przodka ryb kostno- i chrzęstnoszkieletowych. Miało to miejsce na 135 mln lat przed debiutem palców u pierwszych wyposażonych w kończyny kręgowców: płazów rozpoczynających kolonizację suchego lądu. Odkrycia te nie tylko ujawniają przebieg ewolucji, ale także pomagają wyjaśnić ludzkie wady wrodzone. Kiedy szwankuje jeden z genów HOX, dochodzi do powstania określonej deformacji palców u nóg lub rąk.

Niesławny południowokoreański naukowiec Woo Suk Hwang, którego zespół poruszył świat, fałszywie ogłaszając sklonowanie pierwszego ludzkiego embrionu, dokonał jednak wielkiego przełomu. Najnowsze badania dały dowód na to, że stworzony przez niego embrion nosi ślady partenogenezy. Oznacza to, że Hwang jako pierwszy na świecie utworzył embrion z ludzkiego jaja, które nie zostało zapłodnione. To niezwykle ważne odkrycie – mówi Robert Lanza, wiceprezes ds. badań i rozwoju naukowego w Applied Cell Technology. W ubiegłym miesiącu kalifornijska firma Stem Cell Corporation ogłosiła, że jako pierwsza przeprowadziła partenogenezę u człowieka. Teraz wiadomo, że Koreańczykom udało się to dużo wcześniej. Fakt, że zostało to osiągnięte przez dwa różne zespoły, pozwala ufać wynikom – mówi Lanza. Olbrzymimi zaletami embrionów uzyskanych w ten sposób jest fakt, iż pasują one genetycznie do kobiety, której komórka jajowa została wykorzystana, nadają się więc bez najmniejszych przeszkód do transplantacji i leczenia niektórych chorób. Drugi z plusów polega na tym, że podczas ich tworzenia nie niszczy się żadnych embrionów, więc można uniknąć dylematów natury moralnej.

Dzięki najnowszym osiągnięciom amerykańskich naukowców prawdopodobnie ze sporów o wykorzystywanie komórek macierzystych znikną argumenty etyczne. Uczonym z Massachusetts udało się uzyskać komórki macierzyste bez czynienia szkody embrionowi. Doktor Rober Lanza szef zespołu naukowego w Advanced Cell Technology powiedział, że możliwe jest pozyskanie komórek macierzystych bez niszczenia embrionu i bez naruszania jego potencjału życiowego. W ubiegłym miesiącu prezydent Bush zawetował projekt ustawy, która przewidywała zwiększenie funduszy federalnych na badania nad komórkami macierzystymi i wykorzystanie do badań kolejnych ich linii. Prezydent powoływał się właśnie na wątpliwości natury moralnej. Lanza powiedział, że badania jego zespołu powodują, że obiekcje prezydenta stały się bezpodstawne. Komórki macierzyste to taki rodzaj komórek, które potrafią przeobrazić się w inne komórki ludzkiego ciała. Największy potencjał do przeobrażenia się mają komórki pobrane z embrionów w pierwszych dniach ich rozwoju. Naukowcy mają nadzieję, że dzięki tego typu komórkom uda się zwalczyć wiele chorób, jak rak, cukrzyca czy choroba Parkinsona. Uczeni z Massachusetts do uzyskania komórek macierzystych wykorzystali znane technologie. Zespół Lanzy wyhodował embriony składające się z 8-10 komórek. Na tym etapie często pobiera się jedną komórkę do zbadania pod kątem chorób genetycznych.. Amerykanie pobrali ją, by uzyskać kolejne komórki macierzyste. Embrion bez 1 komórki jest w stanie normalnie się później rozwijać, czego dowodem jest fakt, iż co roku na świat przychodzi 1500 dzieci, które powstały właśnie z takich embrionów. Zespołowi Lanzy udało się uzyskać w ten sposób dwie nowe linie komórek macierzystych, z których rozwinęło się 19 różnych rodzajów komórek. Doktor Ronald M. Green, profesor etyki na Dartmouth University nie jest pewien, czy najnowsze osiągnięcia doprowadzą do tego, że przeciwnicy badań nad komórkami macierzystymi wyrażą na nie zgodę. Z kolei Katy Hudson, dyrektor w The Genetics and Public Policy Center na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa zauważa, że nie wiemy, czy dzieci urodzone z embrionów, z których pobrano komórkę, będą w przyszłości rozwijały się prawidłowo.