Συνθετικά ανθρώπινα έμβρυα. Απειλή ή θησαυρός;

Το τελευταίο διάστημα τα συνθετικά ανθρώπινα έμβρυα τα οποία καταργούν την ανάγκη ύπαρξης των δύο βασικών «συστατικών» για τη σύλληψη της ανθρώπινης ζωής, κοινώς του σπερματοζωαρίου και του ωαρίου, έχουν την… τιμητική τους.

Ούτε μία ούτε δύο αλλά τέσσερις διαφορετικές ερευνητικές ομάδες ανακοίνωσαν μέσα στον τελευταίο μήνα ότι επέτυχαν την ανάπτυξή τους στο εργαστήριο με χρήση ανθρώπινων βλαστοκυττάρων.

Στόχος όλων των ερευνητών, κατά τα λεγόμενά τους, ήταν η μελέτη του «μαύρου κουτιού» της εμβρυϊκής ανάπτυξης, δηλαδή των 14 πρώτων ημερών της, κατά το οποίο λαμβάνουν χώρα και τα περισσότερα προβλήματα που οδηγούν σε αποβολές.

Ωστόσο η «γέννηση» συνθετικών εμβρύων ανθρώπων προκάλεσε και αντιδράσεις με κυριότερη τον φόβο ότι αυτού του είδους οι έρευνες ανοίγουν την «κερκόπορτα» δημιουργίας κάποια ημέρα… βλαστοκυτταρικών ανθρώπων εργαστηρίου.

Είναι τελικά τα συνθετικά ανθρώπινα έμβρυα ένας «θησαυρός» για την έρευνα και κατ’ επέκταση για εκατομμύρια ασθενείς ή μια απειλή για την ανθρωπότητα;

Απαντήσεις σχετικά με τον σκοπό αλλά και τον τρόπο δημιουργίας τους έδωσε αποκλειστικά στο Βήμα-Science ένας εκ των «πατέρων» τους, o καθηγητής Μοριακής Γενετικής στο Ινστιτούτο Επιστήμης Weizmann στο Ισραήλ Τζέικομπ Χάνα (φωτογραφία αριστερά) ο οποίος μαζί με την ομάδα του ασχολείται εδώ και έτη με τη βιολογία των βλαστικών κυττάρων.

Ο δρ Χάνα ήταν μάλιστα ο πρώτος επιστήμονας που πριν από περίπου έναν χρόνο ανακοίνωσε με δημοσίευσή τoυ στο επιστημονικό περιοδικό «Cell» ότι δημιούργησε τα πρώτα συνθετικά έμβρυα ποντικών. Χρησιμοποίησε μαζί με τους συνεργάτες του ποντικίσια βλαστοκύτταρα και δημιούργησε δομές που προσομοίαζαν σε έμβρυα οι οποίες διέθεταν νωτιαίο μυελό, παλλόμενη καρδιά αλλά και τις «απαρχές» ενός εγκεφάλου και μυϊκού συστήματος.

Μοντέλα μελέτης

Το επόμενο βήμα για την ομάδα του Weizmann ήταν να προσπαθήσει να δημιουργήσει παρόμοια μοντέλα της ανθρώπινης εμβρυϊκής ανάπτυξης. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν κυτταρικές σειρές που είχαν δημιουργηθεί από καλλιέργεια ανθρωπίνων εμβρύων στα πρώτα στάδια ανάπτυξης καθώς και βλαστικά κύτταρα που είχαν προκύψει από τον αναπρογραμματισμό ενήλικων κυττάρων.

Προκειμένου το μοντέλο του ανθρώπινου εμβρύου να είναι ολοκληρωμένο πρέπει να περιέχει όχι μόνο τα κύτταρα του εμβρύου αλλά και εκείνα από τα οποία παράγονται οι αποκαλούμενοι εξωεμβρυϊκοί ιστοί οι οποίοι συμβάλλουν στη θρέψη του αναπτυσσόμενου εμβρύου, όπως ο πλακούντας και ο ομφάλιος λώρος.

Οι ερευνητές χρησιμοποιώντας μέσα καλλιέργειας κυττάρων που είχαν αναπτυχθεί από άλλους επιστήμονες καθώς και μείγματα που δημιούργησαν οι ίδιοι, ώθησαν τα πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα να διαφοροποιηθούν στις κυτταρικές σειρές που είναι απαραίτητες για τη δημιουργία του πλακούντα και του ομφαλίου λώρου, όπως ακριβώς συμβαίνει και σε ένα πραγματικό ανθρώπινο έμβρυο. Στη συνέχεια ανέμειξαν αυτές τις κυτταρικές σειρές με βλαστικά κύτταρα. Τελικώς προέκυψαν δομές κυττάρων που διέθεταν τα «ορόσημα» των εμβρύων μετά το στάδιο της βλαστοκύστης (βλαστοκύστη είναι το στάδιο των περίπου οκτώ ημερών από τη γονιμοποίηση του ωαρίου), όπως ανέφεραν στη μελέτη τους που «ανέβηκε» στην πλατφόρμα προδημοσιεύσεων bioRxiv.

Εξηγώντας μας το επίτευγμα της ομάδας του ο καθηγητής Χάνα τόνισε ότι «πολύς λόγος έχει γίνει σχετικά με το ότι τα συνθετικά ανθρώπινα έμβρυα έφθασαν για πρώτη φορά στο στάδιο των 14 ημερών και το τι μπορεί να σημαίνει αυτό. Θεωρώ ότι όλη αυτή η οπτική είναι λανθασμένη. Η πραγματική πρόκληση για το πεδίο μας είναι να καταφέρουμε να δημιουργήσουμε στο εργαστήριο ένα μοντέλο ανθρώπινου εμβρύου το οποίο θα αναπτύσσεται δυναμικά και θα περνά τα αναπτυξιακά ορόσημα προκειμένου να μελετήσουμε βήμα-βήμα το τι συμβαίνει κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη και να βρούμε λύσεις στα προβλήματα που αυτή μπορεί να εμφανίσει – κάτι που απαγορεύεται να γίνεται με τα «φυσικά» έμβρυα. Οπως εύστοχα λέει ένας φοιτητής μου «η αξιολόγηση ενός συνθετικού εμβρύου αφορά μόνο το πόσο καλό θα είναι την επόμενη ημέρα!»».

 8%-20%

των γνωστών κυήσεων καταλήγουν  σε αποβολή

Προβλέψεις βιωσιμότητας

Αυτό σημαίνει άραγε ότι μπορεί εύκολα να δημιουργηθούν in vitro έμβρυα σε μεγαλύτερο στάδιο ανάπτυξης; ρωτήσαμε τον καθηγητή. Οπως απάντησε είναι γενικώς πολύ επιφυλακτικός με τις προβλέψεις. «Ωστόσο, όπως δείξαμε με την ομάδα μου σε δημοσίευση στο Nature τo 2021, μπορέσαμε να δημιουργήσουμε έμβρυα ποντικών τα οποία αναπτύχθηκαν ως την ημέρα 11 (τώρα πλέον έχουμε φθάσει τις 12,5 ημέρες εμβρυϊκής ανάπτυξης), διάστημα που αντιστοιχεί σε στάδιο εμβρυϊκής ανάπτυξης 30-35 ημερών για τους ανθρώπους. Εκτιμώ ότι μπορούν να δημιουργηθούν μοντέλα ανθρώπινων εμβρύων – πλήρη μοντέλα στα οποία θα υπάρχει οργανογένεση και όλα τα υπόλοιπα στάδια ανάπτυξης – που θα φθάνουν την 40ή ημέρα ανάπτυξης. Σε κάθε περίπτωση, δηλώνω ότι μέχρι στιγμής δεν έχω προχωρήσει πέρα από τη 14η ημέρα ανάπτυξης ανθρώπινων συνθετικών εμβρύων, όπως ακριβώς αναφέρεται στην προδημοσίευσή μας».

Αιωρείται βέβαια το ερώτημα σχετικά με το αν τα μοντέλα ανθρώπινων εμβρύων που δημιούργησαν οι ερευνητές του Weizmann θα μπορούσαν, αν εμφυτεύονταν στη μήτρα, να φθάσουν σε τελικό στάδιο ανάπτυξης και να «δώσουν» βιώσιμα μωρά. «Δεν θα μπορούσαν, ακόμη και αν επρόκειτο για έμβρυα που είχαν δημιουργηθεί με την παραδοσιακή εξωσωματική γονιμοποίηση οποιουδήποτε θηλαστικού» τόνισε ο καθηγητής και διευκρίνισε: «Τα έμβρυα που μπορούν να εμφυτευθούν στη μήτρα και να είναι βιώσιμα πρέπει να περιέχουν από 1 ως 64 κύτταρα – στο στάδιο δηλαδή της βλαστοκύστης -, και αυτό αποτελεί τη βάση όλων των θεραπειών IVF. Οποιοδήποτε έμβρυο οποιουδήποτε είδους έχει περάσει το στάδιο της βλαστοκύστης – το στάδιο της 8ης ημέρας στους ανθρώπους – είναι αδύνατον να εμφυτευθεί στη μήτρα. Ετσι είναι σαφές ότι τα συνθετικά έμβρυα που παρουσιάσαμε αφορούν στάδιο της ανάπτυξης κατά το οποίο δεν είναι πλέον δυνατή η εμφύτευση στη μήτρα. Και εδώ πρέπει να αναφέρω και κάτι επιπλέον σημαντικό: όπως έχουμε δει από τα ζώα, συγκεκριμένα από πειράματα σε ποντίκια και μαϊμούδες, ακόμη και αν γίνει εμφύτευση συνθετικών εμβρύων στη μήτρα στο στάδιο της βλαστοκύστης, τα έμβρυα δεν είναι βιώσιμα, και αυτό συμβαίνει επειδή εμφανίζουν σοβαρές ανωμαλίες σε σχέση με τα φυσικά έμβρυα. Εκτιμώ μάλιστα πως θα εμφανίζουν πάντα ανωμαλίες».

14
ημερών ήταν το στάδιο ανάπτυξης στο οποίο έφθασαν τα συνθετικά ανθρώπινα έμβρυα των ερευνητών. Το στάδιο από την πρώτη ως τη 14η ημέρα εμβρυϊκής ανάπτυξης θεωρείται το πιο κρίσιμο και μέχρι σήμερα είναι το λιγότερο μελετημένο

Νόμιμο και ηθικό!

Τι μπορεί να προσφέρει λοιπόν στην επιστήμη αυτού του είδους η έρευνα που έχει βρεθεί στο επίκεντρο τόσης συζήτησης; Κατά τον δρα Χάνα μπορεί να φέρει στο φως «σκοτεινές» πτυχές της εμβρυϊκής ανάπτυξης που οδηγούν σε σοβαρά προβλήματα, όπως οι αποβολές, αλλά να αποτελέσει επίσης ένα «εργοστάσιο» οργάνων – ή έστω πρόδρομων οργάνων – που θα αποδειχθούν πολύτιμα στη Βιοϊατρική και στις δοκιμές φαρμάκων. «Οι δοκιμές φαρμάκων θα μπορούσαν να αποτελούν έναν ρεαλιστικό στόχο αν επιτύχουμε να δημιουργήσουμε συνθετικά ανθρώπινα έμβρυα που θα φθάσουν στο στάδιο των 28 ημερών. Ενας άλλος δρόμος που ανοίγεται αφορά την εξαγωγή κυττάρων για περαιτέρω καλλιέργεια και στη συνέχεια μεταμόσχευσή τους. Για παράδειγμα, βλαστικά κύτταρα του ήπατος που εντοπίζονται σε έμβρυα 28-35 ημερών έχει αποδειχθεί ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν με επιτυχία για μεταμόσχευση – γνωρίζουμε μάλιστα από πειράματα σε ποντίκια ότι τα εμβρυϊκά πολυδύναμα ηπατικά βλαστοκύτταρα είναι ανώτερα των ενήλικων βλαστικών κυττάρων».

Κλείνοντας ρωτήσαμε τον «πατέρα» των συνθετικών εμβρύων αν υπάρχουν πράγματι, όπως αρκετοί υποστηρίζουν, σοβαρά ηθικά διλήμματα τα οποία «γεννιούνται» από τέτοιου είδους έρευνες – με δεδομένο ότι δεν υπάρχει νομικό πλαίσιο που να καλύπτει το… νεογέννητο στην επιστήμη πεδίο των εμβρύων που δημιουργούνται καταλύοντας κάθε παραδοσιακό τρόπο δημιουργίας εμβρύου. «Υπάρχουν ήδη πολύ καλές κατευθυντήριες γραμμές και έχει γίνει εις βάθος συζήτηση από ηθικής απόψεως σε ό,τι αφορά τα έμβρυα που δημιουργούνται στο πλαίσιο της IVF. Δεν χρειάζεται να… επανεφεύρουμε λοιπόν τον τροχό σχετικά με τα μοντέλα συνθετικών εμβρύων. Πάντως το σίγουρο είναι ότι τα συνθετικά έμβρυα δεν πρέπει να προκαλέσουν συναγερμό και πανικό. Οι αρμόδιες επιτροπές Βιοηθικής ασχολούνται με τέτοιες περιπτώσεις επί έτη, εξ ου και όλες οι ομάδες που διεξάγουμε τέτοια πειράματα λαμβάνουμε έγκριση σχετικά με το ηθικό σκέλος διεξαγωγής τους». Κοινώς, σύμφωνα με τον δρα Χάνα, το θέμα των συνθετικών εμβρύων μπορεί να μην είναι ακόμη πλήρως νόμιμο (αφού ως… νεοαφιχθέν στην επιστήμη δεν καλύπτεται από συγκεκριμένους νόμους), είναι όμως σίγουρα ηθικό!

3

ακόμη ομάδες ανακοίνωσαν ότι δημιούργησαν ανθρώπινα συνθετικά έμβρυα μέσα στον Ιούνιο. Η αρχή έγινε με ανακοίνωση στο ετήσιο συνέδριο της Διεθνούς Εταιρείας για την Ερευνα στα Βλαστικά Κύτταρα στη Βοστώνη από τη δρα Μαγκνταλένα Ζερνίκα-Γκετζ, καθηγήτρια Βιολογίας στο CalTech και το Πανεπιστήμιο Κέιμπριτζ. Η μελέτη της δρος Ζερνίκα-Γκετζ και των συνεργατών της δημοσιεύθηκε στη συνέχεια online στην επιθεώρηση «Nature». Σε online μορφή στο «Nature» δημοσιεύθηκε και μελέτη ειδικών από το Πανεπιστήμιο Γέιλ και το Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ. Στην πλατφόρμα προδημοσιεύσεων bioRxiv παρουσιάστηκε μελέτη δημιουργίας συνθετικών ανθρώπινων εμβρύων που ανήκε σε ειδικούς του Πανεπιστημίου για την Επιστήμη και την Τεχνολογία Kunming στην Κίνα.

Ελληνική «υπογραφή» στην κατανόηση της εμβρυϊκής ανάπτυξης

Στη μελέτη της ομάδας του Ινστιτούτου Weizmann που οδήγησε στη δημιουργία των ανθρώπινων συνθετικών εμβρύων καθοριστική ήταν η συμβολή της ελληνικής καταγωγής Sophie Petropoulos, αναπληρώτριας καθηγήτριας στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου του Μόντρεαλ (φωτογραφία αριστερά) καθώς και αναπληρώτριας καθηγήτριας στo Τμήμα Μαιευτικής και Γυναικολογίας του Ινστιτούτου Καρολίνσκα στη Σουηδία.

Η δρ Petropoulos, η οποία κατάγεται από ένα χωριό της Καστοριάς αλλά έχει γεννηθεί στον Καναδά (λατρεύει όμως την Ελλάδα, την οποία επισκέπτεται συχνά), είναι μια από τους μεγαλύτερους ειδήμονες παγκοσμίως στην πρώιμη εμβρυϊκή ανάπτυξη και δημιουργεί άτλαντες των μοτίβων γονιδιακής έκφρασης.

Με αυτά τα σημαντικά «εφόδια» ανέλαβε το έργο της σύγκρισης των συνθετικών εμβρύων που βρίσκονταν στο στάδιο των 14 ημερών με βάσεις δεδομένων που αφορούσαν τη γονιδιακή έκφραση των ανθρώπινων εμβρύων σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξής τους.

Η γονιδιακή έκφραση αποτυπώνεται με τη σύνθεση μορίων RNA και όπως εξήγησε η ελληνίδα ερευνήτρια στο ΒΗΜΑ-Science «δημιουργήσαμε έναν χάρτη αναφοράς της εμβρυϊκής ανάπτυξης με χρήση δεδομένων αλληλούχησης RNA μεμονωμένων κυττάρων που είχαν ληφθεί από ανθρώπινα έμβρυα πριν και μετά την εμφύτευσή τους στη μήτρα.

Το εργαλείο μας περιέχει τους κυτταρικούς τύπους των εμβρύων σε πρώιμη ανάπτυξη και βοηθά τους ερευνητές να συγκρίνουν τα μοντέλα που δημιουργούν με τα ανθρώπινα έμβρυα “αναφοράς” ώστε να αξιολογούν την ποιότητα των μοντέλων τους».

Το εργαλείο αυτό της δρος Petropoulos αποδείχθηκε πολύτιμο για την ομάδα του καθηγητή Χάνα καθώς στην πραγματικότητα απέδειξε ότι αυτή είχε όντως δημιουργήσει συνθετικά έμβρυα. H καθηγήτρια διευκρίνισε ότι «το χρησιμοποιήσαμε ώστε να συγκρίνουμε τις γονιδιακές “υπογραφές” και τους κυτταρικούς τύπους του μοντέλου του Ινστιτούτου Weizmann και ανακαλύψαμε ότι το μοντέλο διέθετε όλους τους απαραίτητους κυτταρικούς τύπους – ήταν εκπληκτικό! Το μοντέλο αυτό ανοίγει πολλούς ερευνητικούς δρόμους για τη μελέτη και την καλύτερη κατανόηση πτυχών της εμβρυϊκής ανάπτυξης τους οποίους μέχρι σήμερα δεν μπορούσαμε να “διαβούμε” σε ό,τι αφορούσε τα ανθρώπινα έμβρυα».