Com 25 dias de idade, os espécimes podem ser os embriões primatas mais antigos já desenvolvidos fora do útero.

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• 11 de maio de 2023

Embriões de macacos criados em laboratório revelam em 3D como os órgãos começam

Com 25 dias de idade, os espécimes podem ser os embriões primatas mais antigos já desenvolvidos fora do útero.

Os cientistas cultivaram embriões de macaco em laboratório por tempo suficiente para observar o início da formação de órgãos e o desenvolvimento do sistema nervoso – marcos difíceis de observar em embriões crescendo no útero. Os embriões atingiram a idade de 25 dias, tornando-os o que podem ser os embriões primatas mais antigos a serem cultivados fora do útero.

Equipes independentes descreveram as descobertas em documentos separados na Cell em 11 de maio.

“É muito impressionante”, diz Magdalena Zernicka-Goetz, bióloga do desenvolvimento do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, que não participou da pesquisa. “Isso vai trazer muitos novos insights.”

Indo para 3D

Poucas coisas são tão difíceis quanto manter embriões criados em laboratório vivos por mais de duas semanas – a maioria não passa de um saco misturado de células em um prato. Anteriormente, ambas as equipes haviam conseguido cultivar blastocistos de macacos – bolas de células em divisão – em placas de Petri por até 20 dias. Depois desse ponto, todos os embriões entraram em colapso, impossibilitando a visualização de estágios mais avançados de seu desenvolvimento, como os primeiros sinais do sistema nervoso e da formação de órgãos.

Mas nos novos estudos, os pesquisadores cultivaram embriões de macaco em pequenos frascos de meio de cultura, o que permitiu que os embriões crescessem em três dimensões, como fariam dentro do útero. Ambas as equipes persuadiram seus embriões a sobreviver por 25 dias após a fertilização. Nem os autores nem os cientistas externos contatados pela Nature sabiam de embriões de primatas mais velhos cultivados em laboratório.

Observando os órgãos tomando forma

Hongmei Wang, bióloga do desenvolvimento do State Key Laboratory of Stem Cell and Reproductive Biology da Academia Chinesa de Ciências em Pequim, e sua equipe obtiveram óvulos de macacos cynomolgus fêmeas ( Macaca fascicularis ) e os fertilizaram no laboratório com esperma coletado de suas contrapartes masculinas. Uma semana depois, eles colocaram os blastocistos resultantes em uma substância semelhante a um gel em pequenos recipientes cilíndricos e os observaram crescer por 25 dias.

Cerca de duas semanas após a fertilização, mais da metade dos embriões tinha um disco embrionário – uma massa plana de células. Esses discos eventualmente formaram as três principais camadas de células do corpo: o endoderma, o mesoderma e o ectoderma. Os embriões cultivados em laboratório também mostraram características genéticas semelhantes às observadas em embriões naturais de macacos no mesmo período de tempo.

No dia 20, os embriões desenvolveram uma placa neural – uma das primeiras características do sistema nervoso. Como nos embriões naturais, essa placa engrossou e dobrou em um tubo que forma a base do cérebro e da coluna vertebral. Wang e sua equipe também identificaram células que eventualmente se tornariam neurônios motores. Os insights obtidos dos embriões cultivados em laboratório ajudarão os pesquisadores a desenvolver uma melhor compreensão do desenvolvimento inicial do embrião em primatas, diz Wang.

Onde o sangue nasce

No segundo estudo, Tao Tan, biólogo do desenvolvimento da Universidade de Ciência e Tecnologia de Kunming, em Yunnan, na China, e seus colegas também geraram blastocistos a partir de óvulos e esperma de macacos cinomolgos. Mas eles usaram dois tipos diferentes de cultura celular para fornecer suporte mecânico mais forte para os embriões e adicionaram glicose para fornecer energia à medida que cresciam.

Como no estudo de Wang, a maioria das células nos embriões de macaco cultivados eram do mesmo tipo daquelas normalmente observadas em embriões naturais 18 a 25 dias após a fertilização. Quando Tan e seus colegas examinaram mais de perto as células do mesoderma dos embriões, descobriram que algumas se diferenciaram em células do músculo cardíaco e outras amadureceram em células encontradas no revestimento dos vasos sanguíneos e linfáticos. A equipe também identificou células que se desenvolvem em tecido conjuntivo e outras que formam a base do sistema digestivo.

Os pesquisadores também encontraram sinais de que as células sanguíneas e seus componentes estavam começando a se formar no saco vitelino, que fornece nutrientes aos embriões. “Ficamos profundamente impressionados”, diz Tan. Essas células sanguíneas “são quase impossíveis de obter durante o desenvolvimento embrionário humano”.

Naomi Moris, bióloga do desenvolvimento da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, diz que os estudos representam um passo importante no desenvolvimento de métodos que podem sustentar embriões fora do útero por mais tempo do que era possível anteriormente. Mas ela adverte que ainda há um longo caminho a percorrer antes que os embriões criados em laboratório pareçam e se comportem como os reais. “Eles ainda parecem um pouco diferentes de como esperávamos que [eles] olhassem nesses estágios”, diz Moris, que não participou da pesquisa. “Definitivamente ainda há espaço para melhorias.”

Artigo Retirado de Nature.