L’embrione umano inizia a svilupparsi circa quattro giorni dopo la fecondazione di un ovocita, in questa fase, è solo un minuscolo ammasso di cellule, ma nel corso di molte settimane e mesi, inizia a svilupparsi in un feto con ovvie caratteristiche umane come mani, piedi e viso.
L’embrione attraverserà varie fasi distinte di sviluppo fino a diventare un bambino umano a tutti gli effetti, ma mentre la medicina moderna è piuttosto impegnata quando si tratta di come un bambino dovrebbe crescere nelle sue fasi successive, lo stesso non si può dire della primissima fase di sviluppo che fino ad ora è rimasta una sorta di enigma.
I ricercatori dell’Università di Cambridge in un nuovo studio pubblicato nella rivista Nature, descritto come un “punto di riferimento” nel suo campo, hanno, per la prima volta, osservato cosa sta succedendo nella fase di gastrulazione, in cui un embrione si trasforma da strato unidimensionale delle cellule epiteliali (blastula) e si riorganizza in una struttura multistrato e multidimensionale chiamata gastrula. Varie combinazioni di diversi tipi di cellule durante questa fase critica, alla fine si allineano ai rispettivi ruoli per formare organi e altri componenti importanti del corpo umano.
La gastrulazione avviene circa 14 giorni dopo la fecondazione dell’ovulo, ma tutto ciò che sappiamo su questa fase essenziale dello sviluppo embrionale proviene da studi sugli animali. Gli scienziati nel Regno Unito per motivi etici non sono autorizzati a coltivare embrioni in laboratorio per più di 14 giorni, poiché la gastrulazione segna anche lo sviluppo del sistema nervoso.
I ricercatori sono stati in grado di studiare un campione di embrione umano di circa 16-19 giorni di età, proveniente da una donna che ha deciso di interrompere la gravidanza e donare l’embrione alla scienza. La maggior parte delle donne non sa nemmeno di essere incinta nelle prime tre settimane dopo la fecondazione, motivo per cui tali embrioni sono così rari e difficili da studiare.
I ricercatori dopo aver sezionato il campione composto da circa 1.000 cellule, hanno utilizzato una tecnica genetica all’avanguardia chiamata sequenziamento del RNA a singola cellula, in questo modo hanno individuato quali geni erano stati attivati in ciascuna di quelle singole cellule. I dati ottenuti sono stati tracciati per generare una mappa che mostrasse quali particolari cellule avevano attivato i geni che le hanno persuase a trasformarsi in cellule specializzate con determinati ruoli e dove sono state trovate nell’embrione di due settimane.
L’indagine sorprendentemente ha mostrato che la gastrulazione è molto simile a ciò che attraversano gli embrioni di topo, una delle notevoli differenze è che, negli embrioni umani, le prime forme di cellule del sangue compaiono prima che nei topi, ma, di gran lunga, la scoperta più importante è stata che questo particolare embrione non aveva sistema nervoso, a differenza dei topi che continuano a formare i loro primi neuroni entro la seconda settimana di gestazione. Ciò significa che ora abbiamo prove scientifiche che mettono in discussione il limite di 14 giorni alla coltura degli embrioni, qualcosa che potrebbe avere un profondo impatto sulla ricerca e sulla medicina in generale.
I ricercatori in conclusione hanno detto:
«Questo set di dati offre uno sguardo unico su una fase centrale ma inaccessibile del nostro sviluppo, questa caratterizzazione fornisce un nuovo contesto per interpretare gli esperimenti in altri sistemi modello e rappresenta una risorsa preziosa per guidare la differenziazione diretta delle cellule umane in vitro».