Building a Human Body Through Gastrulation – Kolaborasi peneliti dari Jepang, Spanyol dan AS menawarkan gambaran filogenetik dan ontogenetik dari garis primitif dan perannya dalam memediasi gastrulasi amniote (hewan vertebrata yang berkembang di darat), dan mendiskusikan implikasi dari model berbasis sel induk embrionik awal embriogenesis mamalia pada fungsi struktur ini.
Dalam publikasi mereka di Science , Profesor Guojun Sheng (Universitas Kumamoto, Jepang), Profesor Alfonso Martinez Arias (Universidad Pompeu Fabra, Spanyol) dan Profesor Ann Sutherland (University of Virginia Health System, AS) menawarkan gambaran filogenetik dan ontogenetik dari garis primitif dan perannya dalam mediasi amniote ( hewan vertebrata yang berkembang di darat) gastrulasi , dan mendiskusikan implikasi dari model berbasis sel induk embrio awal embriogenesis mamalia pada fungsi struktur ini.
Kebanyakan hewan simetris bilateral dan diatur menggunakan dua sistem koordinat dasar.
Yang pertama memberi selidentitas spasial di sepanjang sumbu anteroposterior (kepala-ke-ekor) dan dorsoventral (belakang-ke-depan).
Yang kedua mengatur sel ke dalam kelompok (yaitu, lapisan kuman).
Pada sebagian besar hewan, termasuk manusia, ada tiga lapisan benih: ektoderm (sumber kulit, sistem saraf, mata, dll.), Mesoderm (sumber otot, tulang, pembuluh darah, dll.) dan endoderm (sumber usus, paru-paru, hati, pankreas, dll).
Salah satu periode perkembangan yang paling kritis terjadi ketika sejumlah kecil sel pluripoten dan membelah memulai proses diferensiasi dalam dua sistem koordinat ini.
Dalam perkembangan manusia, ini terjadi kira-kira dua minggu setelah pembuahan melalui proses yang disebut gastrulasi dan dikaitkan dengan struktur embrionik yang disebut garis primitif—struktur dalam perkembangan awal yang memulai simetri bilateral dan pembentukan lapisan germinal.
Seperti air yang mengalir di sisi gunung, sebuah sel yang sedang mengalami gastrulasi memulai jurnal yang tidak bisa kembali, yang berpuncak pada diferensiasi terminalnya menjadi salah satu dari beberapa ratus garis keturunan sel yang membentukjaringan dan organ manusia .
Dengan terobosan teknis dalam meremajakan sel yang terdiferensiasi kembali ke keadaan naif yang dipelopori oleh para ilmuwan seperti John Gurdon dan Shinya Yamanaka (pemenang Hadiah Nobel 2012), para peneliti di seluruh dunia kini dapat menumbuhkan sel pra-gastrulasi manusia (dan mamalia lainnya) berpotensi majemuk di laboratorium , dan melalui penambahan isyarat biokimiawi secara bertahap, pandu sel-sel ini untuk berdiferensiasi menjadi salah satu dari ratusan garis keturunan sel.
Namun, mengolah sel-sel ini menjadi jaringan atau organ yang berfungsi jarang berhasil.
Salah satu alasan kegagalan ini adalah bahwa organogenesis (proses pembentukan organ) in vivo dimulai segera setelah gastrulasi ketika sel-sel dari lapisan germinal yang berbeda dan identitas koordinat spasial bekerja sama dalam membuat organ yang belum sempurna.
Melalui interaksi timbal balik berikutnya, sel-sel ini mengalami proliferasi spesifik organ dan spesies, organisasi tiga dimensi, dan diferensiasi terminal sebelum mencapai kematangan fungsional.
Oleh karena itu, mereproduksi (merekapitulasi) organ-organ tersebut secara in vitro telah menjadi cawan suci dalam biologi sel punca dan penelitian kedokteran regeneratif.
Mencapai ini akan membutuhkan rekapitulasi gastrulasi dan coretan primitif yang terkait.
Namun, baik gastrulasi maupun garis primitif tidak dianalisis secara ketat dalam perkembangan manusia, dan pandangan komparatif gastrulasi hewan dan coretan primitif dalam literatur sering salah digambarkan.
Sekarang, meskipun tinjauan sistematis dari penelitian sebelumnya, Prof. Sheng dan rekan memberikan bukti bahwa garis primitif bukanlah fitur yang dilestarikan dalam perkembangan amniote, dan bahwa garis-garis primitif mamalia dan burung berevolusi secara independen, memanfaatkan mekanisme supra-seluler berbeda yang mengarah pada mereka. kemunculan morfologis.
Para peneliti menekankan bahwa, selain memediasi munculnya lapisan germinal dari epiblas (sel pluripoten), peran utama gastrulasi adalah memberi sel yang baru terbentuk di setiap lapisan germinal sistem koordinat untuk mengatur nasib sel primer dan primordia organ. dan jaringan yang relatif satu sama lain secara spasial.
Analisis mereka terhadap parameter biomekanik yang berbeda antara berbagai model in vivo dan in vitro memprediksi bahwa rencana tubuh mamalia yang belum sempurna dapat terbentuk tanpa adanya garis primitif.
Mereka juga menyarankan bahwa “aturan 14 hari” (di mana embrio manusia tidak dapat dibiakkan 14 hari setelah pembuahan atau setelah munculnya garis primitif), yang saat ini digunakan di banyak negara sebagai pengawasan etis utama dalam penelitian embriologi manusia, harus dinilai ulang dan tengara alternatif dipilih melalui diskusi konsensual antara pemangku kepentingan yang berbeda untuk memastikan ketelitian ilmiah dan etika.
