Utforskande av tidig embryoutveckling och pluripotens
- Diarienummer
- ICA12-0001
- Start- och slutdatum
- 130901-161231
- Beviljat belopp
- 3 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- Karolinska Institutet
- Forskningsområde
- Livsvetenskaperna
Summary
Forskningen kring pluripotenta embryonala stamceller (ES celler) har gjort stora framsteg de senaste tre decennierna. Upptäkten att fullt differentierade celler kan omprogrammeras till pluripotenta stamceller har ökat förhoppningarna kring dessa celler för regenerativ medicin. Dessa upptäckter har även ökat intresset att för hur pluripotens normalt regleras i det tidiga embryot. De framsteg som har gjorts inom tidig embryoutveckling har till absolut största delen gjorts med hjälp av möss som ett modellsystem för human utvecklingsbiologi. Mest relevant är dock det mänskliga embryot, vilket dock förhållandevist outforskat. Vi har identifierat två fundamentala frågeställningar som vi planerar att undersöka: (1) När blir de totipotenta cellerna låsta till respektive celltyp i det murina och humana embryot? (2) Karaktärisera de två pluripotentat stamcells-tillstånd som återfinns under embryo utvecklingen. Tack vare unik tillgång till donerade humana embryon, som frysts vid IVF behandling, och nyutvecklad flödescytometri, funktionell analys metodik och genuttryck analys på individuella celler, har vi en unik möjlighet undersöka dessa frågeställningar. Dessa studier kommer inte bara utöka vår grundläggande förståelse för tidig human embryoutveckling men även vara kritisk för regenerativ medicin och förståelsen av bakomliggande orsaker till tidiga graviditetskomplikationer och missfall.
Populärvetenskaplig beskrivning
Forskningen kring pluripotenta embryonala stamceller (ES celler) har gjort stora framsteg de senaste tre decennierna. Upptäkten att fullt differentierade celler kan omprogrammeras till pluripotenta stamceller har ökat förhoppningarna kring dessa celler för regenerativ medicin. Dessa upptäckter har ökat intresset att för hur pluripotens uppkommer och regleras i det tidiga embryot. De framsteg som har gjorts inom tidig embryoutveckling har till absolut största delen gjorts med hjälp av möss som ett modellsystem för human utvecklingsbiologi. Det humana embryot är dock förhållandevist outforskat. För att säkert och effektivt utnyttja dessa pluirpotenta stamceller inom regenerativ medicin måste detta förändras. De första dagarna, efter att ägget blivit fertiliserat, sker snabb celldelning för att kunna generera de tre första vävnaderna bestående av två extraembryonala celltyper: trofoblastceller (framtida moderkakan) och hypoblastceller (framtida gulesäck/fosterhinnor). Den tredje celltypen är de pluripotenta epiblastcellerna som kommer bilda framtida embryot. Det är från epiblastcellerna som pluripotenta ES celler är deriverade. Morfologiskt sker denna utvekling pa ett linkande sätt i möss och människor. Det har dock visat sig ES celler isolerade från möss och människor är väldigt olika i morfologi, genuttryck och odlingskrav. Det är ej fastsällt vad orsakerna bakom dessa skillnader är men humana ES cellers egenskaper är mer liknade stamceller som är isolerade från mer mogna mus embryon så kallade ”epiblast derrived stem cells” (EpiSCs). Detta är bara ett exempel som tyder på slående skillnader i hur dessa celltyper mognar i möss och människor. Vårt övergripande mål med denna forskning är att utöka kunskapen kring de molekylära och cellulära mekanismer som styr det tidiga embryot och att överföra denna kunskap till tidig human utvecklingsbiologi. Vi har identifierat två specifika grundläggande frågeställningar som vi hoppas adressera med finansiering från SSF. 1) Karaktärisera hur och när de totipotenta cellerna blir låsta till respektive celltyp i det murina och humana embryot. 2) Karaktärisera de två pluripotentat tillstånd som återfinns under mus utveckling och huruvida de båda återfinns i det humana embryot. Dessa studier kommer inte bara utöka vår grundläggande förståelse för tidig human embryoutveckling men även vara kritisk för regenerativ medicin och förståelsen av bakomliggande orsaker till tidiga graviditetskomplikationer och missfall.