Os experimentos usam células humanas para imitar a fase de blastocisto – oferecendo uma janela crucial para o desenvolvimento humano.
Os cientistas usaram células-tronco humanas para imitar o estágio inicial de crescimento do embrião.
Vários grupos de pesquisa relataram independentemente que eles desenvolveram bolas de células que se parecem com blastocistos humanos, que se formam cerca de 4 dias depois que um óvulo é fertilizado pelo esperma. Duas equipes publicaram seus resultados na Nature em 17 de março; na semana passada, dois outros grupos relataram resultados semelhantes no servidor de preprint bioRxiv3,4 que não foram revisados por pares. Esses experimentos oferecem uma janela para um momento crucial no desenvolvimento humano e uma oportunidade para entender melhor a perda de gravidez e a infertilidade sem fazer experiências em embriões humanos.
“Este é um marco importante”, disse Jianping Fu, um bioengenheiro da Universidade de Michigan em Ann Arbor.
Parte do que os cientistas atualmente entendem sobre esse estágio inicial de desenvolvimento veio de estudos em embriões humanos. Mas o acesso a esses embriões é limitado e rigidamente regulamentado à luz de considerações éticas. Como os blastocistos cultivados em laboratório a partir de células-tronco humanas diferem de embriões humanos, eles podem evitar alguns dos limites éticos da pesquisa com embriões humanos e podem aumentar o acesso a esse tipo de pesquisa, dizem os cientistas. Eles não esperam que as novas estruturas semelhantes a blastocistos tenham a capacidade de se desenvolver em um embrião completo.
Os pesquisadores já cultivaram blastocistos em laboratório a partir de células-tronco de camundongos5, mas os camundongos têm caminhos de desenvolvimento diferentes dos humanos, então as estruturas resultantes não eram um modelo perfeito de desenvolvimento humano.
Os estudos mais recentes estão “realmente juntando todas as peças de uma forma que você possa modelar potencialmente como o embrião realmente se desenvolve em seus estágios iniciais”, diz Janet Rossant, uma bióloga do desenvolvimento do Hospital for Sick Children em Toronto, Canadá. “Este é um período sobre o qual não entendemos muito.”
Limitações
Durante a gravidez, um blastocisto se implantaria na parede do útero por volta de 7 ou 8 dias. Nesse ponto, ele tem uma camada externa de células que daria origem à placenta e um aglomerado de células que têm o potencial de se desenvolver em um feto.
Os cientistas já usaram células-tronco embrionárias humanas para observar estágios posteriores do desenvolvimento do embrião, cerca de 18 a 20 dias, após a implantação do blastocisto6. Mas os novos experimentos são o primeiro estágio de desenvolvimento a ser modelado em um laboratório.
Algum conhecimento desta fase vem de grupos de pesquisa que cultivam embriões humanos no laboratório por até 13 dias. Leis em cerca de uma dúzia de países, bem como diretrizes emitidas pela Sociedade Internacional para Pesquisa em Células-Tronco (ISSCR), limitam o desenvolvimento do embrião no laboratório a 14 dias após a fertilização. Nesse momento, a implantação está completa e o que é conhecido como uma linha primitiva aparece no embrião, marcando um ponto em que as células internas estão se tornando mais diferenciadas e complexas.
Em um dos dois estudos da Nature, uma equipe de cientistas da University of Texas Southwestern Medical Center em Dallas e da Kunming Medical University na China tratou células-tronco humanas com uma sucessão de fatores de crescimento para formar blastocistos artificiais, chamados de “blastóides humanos”. Os pesquisadores mostraram que podiam fazer isso usando células-tronco derivadas de embriões humanos ou usando células de pele adulta que foram reprogramadas em células-tronco.
Em outro estudo revisado por pares, Jose Polo, da Monash University em Clayton, Austrália, e seus colegas reprogramaram as células da pele adulta para gerar uma mistura de células, algumas das quais se transformaram em blastóides humanos.
“É [um blastóide humano] exatamente equivalente a um embrião humano pergunta Aryeh Warmflash, biólogo de células-tronco da Rice University em Houston, Texas. “Quase certamente não. É um modelo muito bom para o embrião em estágio de blastocisto” Eu acho que provavelmente é.”
Ambas as equipes mostraram que suas estruturas artificiais foram construídas como blastocistos, com uma cavidade no centro e uma massa de células – que poderia continuar se desenvolvendo em tecidos fetais em blastocistos reais – em um canto. Eles também mostraram que as estruturas continham três tipos de células características que compõem um blastocisto. E eles persuadiram seus blastóides humanos a “implantar” em folhas de plástico e amadurecer em um estado semelhante a um blastocisto humano após se implantar na parede uterina.
Os protocolos são familiares a pesquisadores como Fu, que viu métodos semelhantes usados para desenvolver blastóides de camundongo. “No entanto, este é um próximo passo muito importante”, diz ele.
As duas equipes que postaram preprints mostraram resultados semelhantes enquanto trabalhavam com células-tronco pluripotentes estendidas.
“Olhando para o futuro, queremos usar este modelo para obter mais informações sobre o desenvolvimento humano inicial e compreender as diferentes funções dos genes, bem como suas mutações”, diz Jun Wu, biólogo molecular da Southwestern, que liderou um dos grupos da Nature estudos.
Uma solução alternativa
Ainda assim, as equipes reconhecem que seus métodos podem ser aprimorados. Ambos os estudos da Nature relataram que apenas cerca de 10% das células reprogramadas ou transformadas se desenvolveram em blastóides humanos. Além disso, ambas as equipes reconheceram que havia algumas células nas estruturas que não são normalmente encontradas em blastocistos humanos.
“É um bom começo”, diz Rossant sobre os estudos. Mas com base nesses fatores, “você poderia prever que não será incrivelmente reproduzível”.
Nenhuma das equipes que publicaram na Nature permitiu que suas estruturas crescessem além do equivalente a um embrião de 2 semanas, ciente do limite da regra de 14 dias para o crescimento de embriões humanos em laboratório.
Ainda assim, alguns biólogos do desenvolvimento pensam que essas estruturas artificiais diferem dos embriões humanos de uma maneira fundamental. Os cientistas não esperam que as estruturas sejam viáveis além desse estágio de desenvolvimento, com base em evidências7 que mostram que os blastóides de camundongo não se desenvolvem em embriões quando implantados no útero de um camundongo.
Mas sua semelhança com os blastocistos humanos ainda levanta questões éticas. O ISSCR já está ciente disso e deve lançar diretrizes revisadas para o trabalho com estruturas semelhantes a embriões em maio.
A sofisticação dessas estruturas modelo e a incerteza sobre seu potencial de desenvolvimento e se devem ser tratadas como embriões dificultou a obtenção de financiamento para o trabalho. Nos Estados Unidos, o National Institutes of Health tem relutado em financiar esse trabalho, citando uma seção da lei federal conhecida como Emenda Dickey-Wicker, que proíbe o governo de financiar pesquisas que criem ou destruam embriões humanos. Os pesquisadores argumentam que as estruturas são diferentes dos embriões humanos naturais e pediram esclarecimento da agência sobre os critérios que orientam suas decisões de financiamento.
O escritório de políticas da agência convocou no ano passado uma reunião de pesquisadores líderes nas Academias Nacionais de Ciências, Engenharia e Medicina dos Estados Unidos em Washington DC para discutir marcos nessa área. Este mês, a diretora de política científica do NIH, Carrie Wolinetz, escreveu que a agência consideraria o financiamento de estruturas modelo baseadas em células-tronco que imitam o desenvolvimento do embrião caso a caso.
Publicado em 20/03/2021 21h10
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