Modelos de embriões humanos a partir de células-tronco revelam a primeira semana após a implantação

Pesquisadores criaram modelos de embriões humanos a partir de células-tronco cultivadas em laboratório, oferecendo uma visão inédita do período decisivo da primeira semana após a implantação na parede uterina.

Compreender com mais profundidade o que acontece logo depois que um óvulo fecundado se fixa e se “enterra” no revestimento do útero, no início da gestação, pode ajudar a esclarecer questões como fertilidade, perdas gestacionais precoces e defeitos congénitos do desenvolvimento. No entanto, limitações éticas e obstáculos técnicos têm restringido o estudo dessas etapas cruciais do desenvolvimento embrionário humano.

"O drama está no primeiro mês; os oito meses restantes da gravidez são, principalmente, muito crescimento", afirma o geneticista molecular Jacob Hanna, do Instituto Weizmann de Ciência, em Israel.

"Mas esse primeiro mês ainda é, em grande parte, uma caixa-preta. Nosso modelo de embrião humano derivado de células-tronco oferece uma forma ética e acessível de espiar dentro dessa caixa."

Por que a primeira fase da gestação é tão difícil de estudar

Uma equipa internacional de investigação conduziu células-tronco humanas indiferenciadas, sem modificações genéticas, a formarem estruturas complexas que imitam o desenvolvimento embrionário humano.

O procedimento evidencia a notável capacidade de auto-organização das células-tronco humanas e amplia um avanço recente na geração de células-tronco semelhantes às embrionárias, passando a oferecer aos cientistas uma nova via para analisar fenómenos que, até agora, permaneciam encobertos por restrições práticas e éticas.

Entre os aspetos-chave que não apareciam em modelos anteriores estão as três linhagens que dão origem à placenta e a estruturas de suporte do embrião, além da camada de células que forma o embrião antes de ele se dobrar sobre si mesmo e se desenvolver em diferentes tecidos e órgãos.

Como o modelo SEM humano foi criado a partir de células-tronco

Trabalhos anteriores já tinham mostrado que células-tronco removidas de embriões de rato ainda podem ser guiadas artificialmente para crescerem em tecidos que sustentam e compõem o próprio embrião, auto-organizando-se num modelo embrionário baseado em células-tronco (SEM) na etapa pós-gastrulação, quando as células embrionárias se estabelecem nos três tipos principais de tecido do corpo.

"Aqui, estendemos essas descobertas para humanos, usando apenas células-tronco embrionárias humanas ingênuas, sem alterações genéticas", escrevem Hanna e colegas.

"Em seguida, passamos a testar a capacidade de formar estruturas semelhantes a embriões… que pudessem imitar diferentes etapas do desenvolvimento natural humano in útero."

Para isso, os autores definiram condições ideais - incluindo número de células, proporções dentro das misturas celulares e composições de cultura - adequadas a diferentes fases, a partir do momento em que a implantação ocorre 7–8 dias após a fertilização.

"Esses SEMs completos humanos demonstraram dinâmicas de crescimento do desenvolvimento que se assemelham a marcos centrais da embriogênese no estágio pós-implantação até 13-14 dias pós-fertilização", escrevem os autores.

O que os SEMs humanos conseguem mostrar - e para que podem servir

Segundo o estudo, os modelos representam a montagem de todas as linhagens e componentes conhecidos de embriões humanos em fase inicial, incluindo epiblasto, hipoblasto, mesoderma extraembrionário, trofoblasto e o saco vitelino.

Quando comparados a um conjunto de dados de referência, os perfis celulares do conjunto de dados dos SEMs humanos mostraram semelhança com os padrões de expressão génica e com a composição de tipos celulares observados em embriões humanos pouco depois da implantação.

Os autores ressaltam que os SEMs humanos não são idênticos a embriões; ainda assim, trata-se de um modelo que amplia de forma expressiva as possibilidades de investigação.

"Muitas falhas de gravidez acontecem nas primeiras semanas, muitas vezes antes mesmo de a mulher saber que está grávida. É também quando muitos defeitos congênitos se originam, embora tendam a ser descobertos muito mais tarde", diz Hanna.

"Nossos modelos podem ser usados para revelar os sinais bioquímicos e mecânicos que garantem o desenvolvimento adequado nessa fase inicial, e as formas pelas quais esse desenvolvimento pode dar errado."

O estudo foi publicado na revista Nature.