Embriji miševa izgledali su sasvim normalno. Svi su im se organi razvijali kako se očekivalo, zajedno s udovima i krvožilnim i živčanim sustavom. Njihova sićušna srca kucala su normalnih 170 otkucaja u minuti, piše The New York Times.
Ali ti embriji nisu narasli u majci miša. Razvijeni su unutar umjetne maternice, što je prvi put da je izveden takav podvig, izvijestili su znanstvenici.
Eksperimenti, na Weizmannovom institutu za znanost u Izraelu, trebali su pomoći znanstvenicima da shvate kako se sisavci razvijaju i kako genetske mutacije, hranjive tvari i uvjeti okoliša utječu na fetus. Ali zbog ovog postignuća će jednog dana možda biti postavljena duboka pitanja o tome trebaju li druge životinje, čak i ljudi, biti uzgajane izvan žive maternice.
U studiji objavljenoj u časopisu Nature, dr. Jacob Hanna opisao je uklanjanje embrija iz maternice miševa u petom danu gestacije i njihov uzgoj tijekom šest dana u umjetnoj maternici.
U tom su trenutku embriji bili otprilike na polovici svog razvoja; puna gestacija je oko 20 dana. Čovjek u ovoj fazi razvoja nazvao bi se fetusom. Do danas su dr. Hanna i njegovi kolege na taj način uzgojili više od 1.000 embrija.
"To je doista izvanredno postignuće", rekao je Paul Tesar, razvojni biolog s Medicinskog fakulteta Sveučilišta Case Western Reserve.
"Velika prekretnica"
Alexander Meissner, direktor odjela za regulaciju genoma na Institutu Max Planck za molekularnu genetiku u Berlinu, rekao je da je 'ovo nevjerojatno postignuće' i da je studija "velika prekretnica".
No, istraživanje je u međuvremenu već napredovalo i dalje od onoga što su znanstvenici opisali u radu. U intervjuu je dr. Hanna rekao da su on i njegovi kolege uzeli oplođena jajašca iz jajovoda ženki miševa neposredno nakon oplodnje - na prvi dan razvoja - i uzgajali ih u umjetnoj maternici 11 dana.
Do sada su istraživači u laboratoriju mogli oploditi jajašca sisavaca i uzgajati ih samo kratko vrijeme. Zametcima je trebala živa maternica. "Sisavci koji imaju placentu razvijaju se zatvoreni u maternici", rekao je dr. Tesar.
Upravo to je onemogućilo znanstvenike da odgovore na neka temeljna pitanja o najranijim fazama razvoja.
"Sveti je gral razvojne biologije shvatiti kako jedna stanica, oplođeno jajašce, može stvoriti sve specifične tipove stanica u ljudskom tijelu i narasti u 40 bilijuna stanica", rekao je dr. Tesar. "Od početka vremena istraživači pokušavaju osmisliti načine kako odgovoriti na ovo pitanje."
Jedini način proučavanja razvoja tkiva i organa bio je okretanje vrstama poput crva, žaba i muha kojima maternica nije potrebna ili uklanjanjem embrija iz maternice pokusnih životinja u različito vrijeme, čime se dobiva uvid u razvoj koji je sličniji statičnim slikama nego videu.
Umjetna maternica
Bilo je potrebno smisliti način da se uđe u maternicu te promatra i prilagođava razvoj sisavaca dok je isti u tijeku. Za dr. Hannu to je značilo razvoj umjetne maternice.
Proveo je sedam godina razvijajući dvodijelni sustav koji uključuje inkubatore, hranjive sastojke i ventilacijski sustav. Zametci miševa stavljaju se u staklene bočice unutar inkubatora, gdje plutaju u posebnoj hranjivoj tekućini.
Bočice s embrijima su pričvršćene na kotačić koji se polako okreće, tako da se embriji ne prikače za zid, gdje bi se deformirali i uginuli. Inkubatori su povezani s uređajem za ventilaciju koji opskrbljuje embrije kisikom i ugljičnim dioksidom, kontrolirajući koncentraciju tih plinova, kao i tlak i protok plina.
Na dan 11. razvoja - više od polovice trudnoće kod miša - dr. Hanna i njegovi kolege ispitivali su embrije, sada veličine sjemenki jabuke, i uspoređivali ih s onima koji se razvijaju u maternici živih miševa. Znanstvenici su ustanovili da su laboratorijski embriji identični.
U to su vrijeme embriji uzgojeni u laboratoriju postali preveliki da bi preživjeli bez opskrbe krvlju. Imali su posteljicu i vrećicu žumanjka, ali hranjiva otopina koja ih je hranila više nije bila dovoljna.
Svladavanje te prepreke sljedeći je cilj, rekao je dr. Hanna u intervjuu. Razmatra upotrebu obogaćene hranjive otopine ili umjetne opskrbe krvlju koja se povezuje s posteljicama embrija.
U međuvremenu eksperimenti nagovještavaju budućnost. "Sposobnost održavanja embrija na životu i razvoja na pola trudnoće za nas je zlatni rudnik", rekao je dr. Hanna.
Nove prilike, ali i zabrinutost
Umjetna maternica može omogućiti istraživačima da saznaju više o tome zašto neke trudnoće završavaju pobačajima ili zašto se oplođena jajašca ne usade. Otvara se "novi prozor" kroz koji bi se ustanovilo kako mutacije ili brisanja gena utječu na razvoj fetusa. Istraživači će možda moći gledati kako pojedine stanice migriraju na svoja krajnja odredišta.
Ovaj znanstveni rad je prava prekretnica, rekla je Magdalena Zernicka-Goetz, profesorica biologije i biološkog inženjerstva na Caltechu. "Otvara vrata novom dobu proučavanja razvoja u eksperimentalnom modelu miša."
Nedavna događanja nude još jednu priliku. Istraživači su izravno stvorili mišje embrije od fibroblasta mišića - stanica vezivnog tkiva - praveći rane embrije, a da proces nisu započeli oplođenim jajašcem.
Ako se to kombinira s radom dr. Hanne "više neće biti potrebni miševi za proučavanje razvoja mišjih zametaka", rekao je dr. Meissner. Znanstvenici će možda moći od vezivnog tkiva stvoriti sve embrije koji su im potrebni.
Ako bi znanstvenici mogli stvarati embrije bez oplodnje jajnih stanica i proučavati njihov razvoj bez maternice, dr. Meissner kaže kako će se na taj način moći "prekinuti s uništavanjem embrija". Ne bi bilo potrebno oploditi jajašca miša samo da bi ih se uništilo tijekom studije.
Ali posao bi se na kraju mogao proširiti i dalje od miševa. Druga dva rada objavljena u srijedu u časopisu Nature izvještavaju o pokušajima da se na ovaj način stvore rani ljudski embriji. Naravno, rekao je dr. Meissner, još smo godinama udaljeni od razvoja ljudskih embrija - ako to uopće ikad bude dopušteno. Za sada, međunarodni propisi zabranjuju proučavanje ljudskih embrija 14 dana nakon oplodnje.
U budućnosti, dr. Tesar je rekao, "nije nerazumno misliti da bismo jednom mogli imati sposobnost razvijati ljudski embrij od oplodnje do rođenja u potpunosti izvan maternice."
Naravno, čak i prijedlog ovog scenarija znanstvene fantastike zasigurno će mnoge užasnuti. No još je rano reći hoće li se ljudski embriji ikada moći potpuno razviti izvan maternice.
Čak i pod pretpostavkom da mogu, dr. Tesar je primijetio da je to "pitanje prikladno za etičare, regulatore i društvo u cijelosti".