การศึกษาระบุตัวกระตุ้นสำหรับการพัฒนาแกน ‘หัวถึงหาง’ ในตัวอ่อนมนุษย์

นักวิทยาศาสตร์ได้ระบุเหตุการณ์ระดับโมเลกุลที่สำคัญในตัวอ่อนมนุษย์ที่กำลังพัฒนาระหว่างวันที่ 7 ถึง 14 ซึ่งเป็นหนึ่งในขั้นตอนที่ลึกลับที่สุดแต่สำคัญยิ่งของการพัฒนาของเรา

สัปดาห์ที่สองของการตั้งครรภ์เป็นช่วงวิกฤตของการพัฒนาตัวอ่อนหรือการสร้างตัวอ่อน ความล้มเหลวในการพัฒนาในช่วงเวลานี้เป็นหนึ่งในสาเหตุสำคัญของการสูญเสียการตั้งครรภ์ในระยะแรก การทำความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่ามันสามารถผิดพลาดได้อย่างไร และดำเนินการตามขั้นตอนเพื่อแก้ไขปัญหา

ช่วงก่อนการปลูกถ่าย ก่อนที่ตัวอ่อนที่กำลังพัฒนาจะฝังเข้าไปในครรภ์มารดา ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางในตัวอ่อนของมนุษย์ในห้องแล็บ วันที่เจ็ด เอ็มบริโอจะต้องฝังเข้าไปในมดลูกเพื่อให้อยู่รอดและพัฒนาได้ ไม่ค่อยมีใครทราบเกี่ยวกับพัฒนาการของตัวอ่อนมนุษย์เมื่อฝังรากเทียม เนื่องจากไม่สามารถเข้าถึงการศึกษาได้

งานบุกเบิกของศาสตราจารย์มักดาเลนา เซอร์นิคกา-เกิทซ์และทีมของเธอได้พัฒนาเทคนิคที่ รายงานในปี 2559เพื่อเพาะเลี้ยงตัวอ่อนมนุษย์นอกร่างกายของมารดาหลังการฝัง สิ่งนี้ทำให้สามารถศึกษาตัวอ่อนมนุษย์จนถึงวันที่ 14 ของการพัฒนาเป็นครั้งแรก

ในการศึกษาครั้งใหม่ ทีมงานได้ร่วมมือกับเพื่อนร่วมงานที่ Wellcome Sanger Institute เพื่อเปิดเผยสิ่งที่เกิดขึ้นในระดับโมเลกุลในช่วงเริ่มต้นของการสร้างตัวอ่อน การค้นพบของพวกเขาเป็นหลักฐานแรกที่แสดงว่ากลุ่มของเซลล์นอกตัวอ่อนที่เรียกว่าไฮโปบลาสท์ ส่งข้อความไปยังตัวอ่อนที่เริ่มต้นการพัฒนาแกนลำตัวตั้งแต่หัวจรดเท้า

เราได้เปิดเผยรูปแบบการแสดงออกของยีนในตัวอ่อนที่กำลังพัฒนาหลังจากฝังตัวในครรภ์

Magdalena Zernicka-Goetz

เมื่อแกนลำตัวเริ่มก่อตัว โครงสร้างสมมาตรของตัวอ่อนก็เริ่มเปลี่ยนแปลง ปลายด้านหนึ่งมุ่งมั่นที่จะพัฒนาเป็นส่วนหัวและปลายอีกด้านหนึ่งเป็น ‘หาง’

ผลการวิจัยใหม่ที่ ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications ในวันนี้เปิดเผยว่าสัญญาณระดับโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของแกนของร่างกายมีความคล้ายคลึงกันกับในสัตว์ แม้ว่าจะมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในการวางตำแหน่งและการจัดระเบียบของเซลล์

“เราได้เปิดเผยรูปแบบการแสดงออกของยีนในตัวอ่อนที่กำลังพัฒนาหลังจากฝังตัวในครรภ์ ซึ่งสะท้อนถึงการสนทนาหลายครั้งที่เกิดขึ้นระหว่างเซลล์ประเภทต่างๆ ในขณะที่ตัวอ่อนพัฒนาผ่านระยะเริ่มต้นเหล่านี้” ศาสตราจารย์มักดาเลนา เซอร์นิกา-โกเอทซ์ กล่าว ภาควิชาสรีรวิทยา การพัฒนาและประสาทวิทยาของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และผู้เขียนอาวุโสของรายงาน

เธอเสริมว่า: “เรากำลังมองหาการสนทนาเกี่ยวกับยีนที่จะช่วยให้ศีรษะเริ่มพัฒนาในตัวอ่อน และพบว่ามันเริ่มต้นโดยเซลล์ในไฮโปบลาสต์ ซึ่งเป็นแผ่นเซลล์ที่อยู่นอกตัวอ่อน พวกเขาส่งข้อความไปยังเซลล์ตัวอ่อนที่อยู่ติดกัน ซึ่งตอบสนองโดยพูดว่า ‘ตกลง ตอนนี้เราจะแยกกันพัฒนาไปจนสุดส่วนหัว’”

การศึกษาระบุการสนทนาของยีนในตัวอ่อนที่กำลังพัฒนาโดยการจัดลำดับรหัสในโมเลกุล RNA ของผู้ส่งสารนับพันที่สร้างโดยเซลล์แต่ละเซลล์ พวกเขาจับรายละเอียดโมเลกุลที่พัฒนาขึ้นของตัวอ่อนที่กำลังพัฒนาหลังจากการฝังในครรภ์เผยให้เห็นถึงการสูญเสีย pluripotency ที่ก้าวหน้า (ความสามารถของเซลล์ตัวอ่อนในการก่อให้เกิดเซลล์ชนิดใดก็ได้ของสิ่งมีชีวิตในอนาคต) เมื่อกำหนดชะตากรรมของเซลล์ต่างๆ

“เป้าหมายของเราคือการเปิดใช้งานข้อมูลเชิงลึกในการพัฒนาตัวอ่อนมนุษย์ในระยะเริ่มต้นในจาน เพื่อให้เข้าใจว่าชีวิตของเราเริ่มต้นอย่างไร ด้วยการรวมเทคโนโลยีใหม่ของเราเข้ากับวิธีการจัดลำดับขั้นสูง เราได้เจาะลึกถึงการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญที่เกิดขึ้นในขั้นตอนที่น่าทึ่งของการพัฒนามนุษย์นี้ เมื่อการตั้งครรภ์จำนวนมากล้มเหลวอย่างน่าเสียดาย” Zernicka-Goetz กล่าว

งานวิจัยนี้ได้รับทุนจาก Wellcome ดำเนินการด้วยการกำกับดูแลของ UK Human Fertilization and Embryology Authority และได้รับอนุญาตจากคณะกรรมการจริยธรรมการวิจัยในท้องถิ่น

ข้อมูลอ้างอิง: Mole, MA et al: ‘ การกำหนดลักษณะเฉพาะของเซลล์เดียวของการสร้างตัวอ่อนของมนุษย์ระบุการเปลี่ยนแปลงของ pluripotency และศูนย์ hypoblast ล่วงหน้าที่สมมุติขึ้น การสื่อสารธรรมชาติ มิถุนายน 2564 DOI: 10.1038/s41467-021-23758-w

หน้าแรก