ศึกษาเกี่ยวกับมดลูก

ฮันนา ซึ่งอยู่ในแผนกอณูพันธุศาสตร์ของสถาบัน อธิบายว่าสิ่งที่เป็นที่รู้จักเกี่ยวกับการพัฒนาตัวอ่อนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในปัจจุบันส่วนใหญ่มาจากการสังเกตกระบวนการในสัตว์ที่ไม่ใช่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เช่น กบหรือปลาที่วางไข่ใส หรือโดยการรับภาพนิ่งจากหนูที่ชำแหละ เอ็มบริโอและนำมารวมกัน แนวคิดในการเพาะตัวอ่อนระยะแรกนอกมดลูกมีมาตั้งแต่ก่อนทศวรรษที่ 1930 แต่การทดลองตามข้อเสนอเหล่านี้ประสบความสำเร็จอย่างจำกัด และตัวอ่อนมีแนวโน้มที่จะผิดปกติ ทีมของ Hanna ตัดสินใจต่ออายุความพยายามนั้นเพื่อพัฒนาการวิจัยในห้องปฏิบัติการของเขา ซึ่งมุ่งเน้นไปที่วิธีการจัดทำโปรแกรมการพัฒนาในเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน กว่าเจ็ดปี ผ่านการลองผิดลองถูก ปรับแต่งอย่างละเอียด และตรวจสอบซ้ำ ทีมงานของเขาได้คิดค้นกระบวนการสองขั้นตอน ซึ่งพวกเขาสามารถเติบโตตามปกติ พัฒนาตัวอ่อนของหนูนอกมดลูกเป็นเวลาหกวัน หรือประมาณหนึ่งในสามของ การตั้งท้อง 20 วันของพวกมัน เมื่อถึงเวลานั้น ตัวอ่อนจะมีโครงร่างที่ชัดเจนและมีอวัยวะที่มองเห็นได้ “สำหรับเราแล้ว นั่นคือส่วนที่ลึกลับที่สุดและน่าสนใจที่สุดของการพัฒนาของตัวอ่อน และตอนนี้เราสามารถสังเกตและทดลองกับมันได้ในรายละเอียดที่น่าทึ่ง” ฮันนากล่าว งานวิจัยนี้นำโดย Alejandro Aguilera-Castrejon, Dr. Bernardo Oldak, Dr. Rada Massarwa และ Dr. Noa Novershtern ในห้องแล็บของ Hanna และ Dr. Itay Maza อดีตนักเรียนของ Hanna ที่ตอนนี้อยู่ที่ Rambam Health Care Campus of the Technion -- สถาบันเทคโนโลยีแห่งอิสราเอล สำหรับขั้นตอนแรกซึ่งกินเวลาประมาณสองวัน นักวิจัยเริ่มต้นด้วยตัวอ่อนของหนูอายุหลายวัน หลังจากที่พวกมันฝังตัวในมดลูกแล้ว ในระยะนี้ เอ็มบริโอมีลักษณะเป็นลูกบอลซึ่งประกอบด้วยสเต็มเซลล์ที่เหมือนกัน 250 เซลล์ สิ่งเหล่านี้ถูกวางไว้บนอาหารเลี้ยงเชื้อพิเศษในจานของห้องปฏิบัติการ และทีมงานได้ลูกบอลมาติดกับอาหารเลี้ยงเชื้อนี้เช่นเดียวกับที่พวกมันจะติดกับผนัง มดลูก ด้วยขั้นตอนนี้ พวกเขาประสบความสำเร็จในการจำลองขั้นตอนแรกของการพัฒนาตัวอ่อน ซึ่งตัวอ่อนจะมีขนาดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและสามเท่า เนื่องจากแบ่งออกเป็นสามชั้น: ชั้นใน ชั้นกลาง และชั้นนอก หลังจากผ่านไปสองวัน เมื่อเอ็มบริโอเข้าสู่ขั้นตอนพัฒนาการขั้นต่อไป ซึ่งเป็นการสร้างอวัยวะจากแต่ละชั้น พวกมันต้องการเงื่อนไขเพิ่มเติม สำหรับขั้นตอนที่ 2 นี้ นักวิทยาศาสตร์วางตัวอ่อนลงในสารละลายสารอาหารในบีกเกอร์ขนาดเล็ก โดยวางบีกเกอร์ไว้บนลูกกลิ้งที่ทำให้สารละลายเคลื่อนที่และผสมกันอย่างต่อเนื่อง การผสมนั้นดูเหมือนจะช่วยให้ตัวอ่อนซึ่งเติบโตโดยไม่มีการไหลเวียนของเลือดของมารดาไปยังรกอาบไปด้วยสารอาหาร นอกเหนือจากการควบคุมสารอาหารในบีกเกอร์อย่างระมัดระวังแล้ว ทีมยังได้เรียนรู้ในการทดลองเพิ่มเติมเพื่อควบคุมก๊าซ ออกซิเจน และคาร์บอนไดออกไซด์อย่างใกล้ชิด ไม่ใช่แค่ปริมาณเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความดันของก๊าซด้วย เพื่อตรวจสอบว่ากระบวนการพัฒนาที่พวกเขาเฝ้าสังเกตตลอดสองขั้นตอนนั้นเป็นปกติหรือไม่ ทีมงานได้ทำการเปรียบเทียบอย่างระมัดระวังกับตัวอ่อนที่ออกจากหนูที่ตั้งท้องในช่วงเวลาที่เกี่ยวข้อง แสดงให้เห็นว่าทั้งการแยกชั้นและการสร้างอวัยวะนั้นเหมือนกันทุกประการใน สองกลุ่ม ในการทดลองต่อมา พวกเขาใส่ยีนของเอ็มบริโอซึ่งระบุอวัยวะที่กำลังเติบโตด้วยสีเรืองแสงเข้าไปในยีนของตัวอ่อน ความสำเร็จของความพยายามนี้ชี้ให้เห็นว่าการทดลองเพิ่มเติมกับระบบนี้ที่เกี่ยวข้องกับพันธุกรรมและการดัดแปลงอื่น ๆ ควรให้ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ "เราคิดว่าคุณสามารถฉีดยีนหรือองค์ประกอบอื่นๆ เข้าไปในเซลล์ เปลี่ยนแปลงสภาวะหรือทำให้ตัวอ่อนติดไวรัสได้ และระบบที่เราสาธิตจะให้ผลลัพธ์ที่สอดคล้องกับการพัฒนาภายในมดลูกของหนู" ฮันนากล่าว "ถ้าคุณให้ตัวอ่อนในสภาวะที่เหมาะสม รหัสพันธุกรรมของมันจะทำหน้าที่เหมือนโดมิโนที่เรียงกันไว้ล่วงหน้า โดยจัดเรียงให้ล้มตัวต่อตัว" เขากล่าวเสริม "เป้าหมายของเราคือการสร้างเงื่อนไขเหล่านั้นขึ้นใหม่ และตอนนี้เราสามารถรับชมแบบเรียลไทม์เมื่อโดมิโนแต่ละตัวชนกับโดมิโนตัวถัดไป" Hanna อธิบายเหนือสิ่งอื่นใด วิธีการนี้จะช่วยลดต้นทุนและเร่งกระบวนการวิจัยในสาขาชีววิทยาพัฒนาการ รวมทั้งลดความจำเป็นในการใช้สัตว์ทดลอง อันที่จริงแล้ว ขั้นตอนต่อไปในห้องทดลองของ Hanna คือการดูว่าพวกเขาสามารถข้ามขั้นตอนการเอาตัวอ่อนออกจากหนูที่ตั้งท้องได้หรือไม่ เขาและทีมงานมีความตั้งใจที่จะพยายามสร้างตัวอ่อนเทียมที่ทำจากสเต็มเซลล์เพื่อใช้ในงานวิจัยนี้ เหนือสิ่งอื่นใด พวกเขาหวังว่าจะนำวิธีการใหม่มาใช้เพื่อตอบคำถามต่างๆ เช่น ทำไมการตั้งครรภ์จำนวนมากถึงล้มเหลวในการฝังตัว ทำไมหน้าต่างสำหรับการฝังตัวจึงสั้นมาก สเต็มเซลล์ค่อยๆ สูญเสีย "ความเป็นต้นกำเนิด" ไปได้อย่างไรเมื่อกระบวนการแยกความแตกต่างดำเนินไป และเงื่อนไขใดบ้าง ในครรภ์อาจนำไปสู่ความผิดปกติของพัฒนาการในภายหลัง