Naukowcy z Cambridge odtworzyli proces powstawania krwi w ludzkim zarodku

Naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge stworzyli trójwymiarowe struktury przypominające wczesny ludzki zarodek, które potrafią samodzielnie zorganizować się i rozpocząć produkcję komórek krwiotwórczych. Te struktury, nazwane przez badaczy „hematoidami”, otwierają nowe perspektywy dla badań nad wczesnym rozwojem człowieka, chorobami krwi oraz medycyną regeneracyjną.

Hematoidy – nowa platforma do badań krwiotworzenia

Hematoidy powstały z ludzkich komórek macierzystych i po około dwóch tygodniach hodowli w warunkach laboratoryjnych zaczynają wytwarzać komórki krwiotwórcze (hematopoetyczne) – czyli komórki zdolne do różnicowania się w dowolny typ komórek krwi, w tym erytrocyty transportujące tlen oraz różne populacje leukocytów odpowiedzialnych za odporność.

Jak podkreślają badacze z Gurdon Institute Uniwersytetu w Cambridge, hematoidy nie są prawdziwymi ludzkimi zarodkami – nie mogą rozwinąć się w pełny organizm, gdyż brakuje im niezbędnych tkanek wspierających, takich jak pęcherzyk żółtkowy i łożysko.

Przełom w badaniach nad krwią i układem odpornościowym

Zespół kierowany przez dr. Jitesha Neupane’a zaobserwował, że już po kilku dniach hodowli struktury te samoorganizowały się w trzy warstwy zarodkowe: ektodermę, mezodermę i endodermę – z których w naturalnych warunkach rozwijają się wszystkie narządy i tkanki organizmu. Około ósmego dnia w hematoidach pojawiły się pulsujące komórki przypominające serce, a w trzynastym dniu widoczne były czerwone plamy krwi.

„To był ekscytujący moment – kolor krwi był widoczny gołym okiem” – powiedział dr Neupane. Dodał, że model ten wiernie odtwarza proces powstawania krwi w ludzkim zarodku i może służyć do modelowania białaczek, badań nad układem odpornościowym oraz testowania nowych leków.

Samoorganizujące się modele zarodków

Jak wyjaśniła dr Geraldine Jowett, współautorka pracy, hematoidy odtwarzają tzw. drugą falę hematopoezy, w której powstają wyspecjalizowane komórki układu odpornościowego, w tym limfocyty T. Pozwala to badać zarówno prawidłowy rozwój krwi, jak i procesy nowotworzenia.

Wcześniejsze próby wytwarzania komórek krwi w laboratorium wymagały stosowania wielu dodatkowych białek i czynników wzrostu. Nowa metoda naśladuje naturalny proces rozwojowy, w którym środowisko komórek samo zapewnia niezbędne sygnały do powstawania komórek krwi i serca.

Znaczenie dla medycyny regeneracyjnej

Senior autor pracy, prof. Azim Surani, podkreślił, że możliwość uzyskania w laboratorium ludzkich komórek krwi z komórek macierzystych to „istotny krok w kierunku przyszłych terapii regeneracyjnych, które będą wykorzystywać własne komórki pacjenta do odbudowy uszkodzonych tkanek”.

Ponieważ komórki macierzyste użyte do stworzenia hematoidów można uzyskać z dowolnej komórki ciała, w przyszłości metoda ta może umożliwić personalizowaną produkcję krwi w pełni zgodnej immunologicznie z organizmem pacjenta.

Etyka i perspektywy dalszych badań

Naukowcy zaznaczają, że badania tego typu są ściśle regulowane i podlegają ocenie komisji etycznych. Wszystkie procedury w ramach projektu uzyskały wymagane zgody. Praca została opublikowana w czasopiśmie Cell Reports i została objęta ochroną patentową przez Cambridge Enterprise – jednostkę wspierającą komercjalizację wyników badań Uniwersytetu w Cambridge.

Źródło: Cell Reports, A post-implantation model of human embryo development includes a definitive hematopoietic niche
DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.116373