Biolodzy jeszcze niezbyt wiele wiedzą o rozwoju zarodkowym człowieka. Powodem jest zarówno tabu wokół ludzkiego poczęcia, jak i problemy techniczne związane z badaniem rozwoju ludzkich embrionów wewnątrz ciała matki. Ale jeden z najważniejszych problemów udało się właśnie pokonać – naukowcy obserwowali rozwój zarodka ludzkiego w laboratorium przez 13 pierwszych dni jego życia.
Oto nadliczbowe zarodki uzyskane drogą zapłodnienia pozaustrojowego i ofiarowane do celów naukowych przez ich rodziców, najpierw były hodowane w laboratorium przez 7 dni – do czasu, gdy przekształciły się w stadium rozwojowe zwane blastocystą (w trakcie normalnego rozwoju zarodek w czasie tego okresu przemieszcza się stopniowo z jajowodu do macicy). Blastocysta jest to mikroskopijnej wielkości kulka utworzona z około stu komórek zarodkowych, w środku wypełnioną płynem, który gromadzi się w jej centralnie usytuowanej jamce. Taki zarodek otoczony jest przeźroczystą osłonką utworzoną z białek, która wcześniej otaczała niezapłodnione jajo i to przez tą osłonkę w trakcie zapłodnienia przedostał się do wnętrza plemnik, pobudzając jajo do rozwoju.
Hodowla laboratoryjna zarodków do tego stadium nie nastręcza dziś zbyt wielu kłopotów. Jednak następny etap rozwoju wymaga zagnieżdżenia się owego zarodka w śluzówce macicy. Kiedy cały proces odbywa się w drogach rodnych kobiety, blastocysta wychodzi z otoczki i nawiązuje kontakt z komórkami śluzówki macicy. Ten krytyczny etap, gdy zarodek zagnieżdża się w organizmie matki (implantuje), był właśnie do pokonania w hodowli laboratoryjnej – trzeba było znaleźć odpowiednie podłoże, które pozwoliłoby imitować interakcje komórek zarodka z komórkami śluzówki macicy oraz dobrać i to w odpowiednich proporcjach poszczególne białka, aminokwasy, czynniki wzrostu i witaminy, a także podwyższyć zawartość tlenu w hodowli zagnieżdżonych w sztucznym podłożu blastocyst, bowiem tylko w tych warunkach zarodki mogły rozwijać się poprawnie. Kolejnym warunkiem, niezbędnym już tylko do umożliwienia obserwacji mikroskopowych rozwijających się zarodków, była doskonała przeźroczystość zastosowanego podłoża, bowiem pokonanie tych barier technicznych umożliwiło prześledzenie rozwoju zarodków przez kolejne 6 dni, dzięki czemu można było obserwować przekształcanie się komórek blastocysty w tkanki pozazarodkowe i ciało przyszłego płodu.
Przy okazji przypominam, że zarodki ssaków są przystosowane do rozwoju w macicy matki w ten sposób, że same wykształcają część tkanek budujących łożysko. Poza łożyskiem wykształcają się również błony płodowe tworzące pęcherzyk żółtkowy, w którym będzie wytwarzać się krew przyszłego płodu, i omocznia, która będzie gromadzić przez pewien czas metabolity produkowane przez zarodek – tkanki, które nigdy nie wejdą w skład ciała płodu i następnie noworodka, lecz są równie ważne dla jego życia jak wewnętrzne organy, np. serce, mózg czy wątroba. Te skomplikowane procesy prowadzące do różnicowania poszczególnych tkanek, tworzenia się błon otaczających wytwarzane przez zarodek wypełnione płynem jamki, były do tej pory okryte tajemnicą. Znano budowę morfologiczną tych struktur zarodkowych z analizy uzyskiwanych operacyjnie macic ciężarnych kobiet cierpiących na różne patologie, ale nikt nie widział, jak procesy te zachodzą w realnym czasie.
Embriolodzy wykryli, że procesy te w zarodku ludzkim nie zachodzą tak samo jak u myszy – do tej pory głównego modelu eksperymentalnego rozwoju ssaków. Jednym z najważniejszych odkryć było wykazanie, że samoorganizacja poszczególnych części zarodka, bez udziału tkanek matki, i tworzenie kolejnych błon i jamek w jego obrębie zachodzą dzięki polaryzacji komórek, a nie na skutek ich zaprogramowanej śmierci, jak sądzono do tej pory. Także wykryła w hodowanych in vitro 10-dniowych zarodkach ludzkich grupę komórek, których istnienia do tej pory zupełnie nie podejrzewano. W 12. dniu rozwoju komórki te zanikają za sprawą wspomnianej wyżej zaprogramowanej śmierci komórkowej, czyli apoptozy. Odkrycie tych komórek można porównać do wykrycia w organizmie ludzkim nieznanego dotąd organu.
Odkrycia te mają przełomowe znaczenie dla poznania mechanizmów rozwoju organizmu człowieka. Wskazana technika hodowli ludzkich zarodków in vitro w stadiach postimplantacyjnych i już uzyskane wyniki będą miały zapewne ogromne znaczenie dla poznania patologii rozwoju zarodkowego. Większość ciąż kończy się bowiem na stadium implantacji, a przyczyny śmierci zarodków są do tej pory bardzo słabo poznane. Możliwość śledzenia pod mikroskopem zmian zachodzących w tym czasie w zarodku w połączeniu z badaniami genetycznymi pozwoli zapewne z czasem na identyfikację przyczyn ich obumierania w tym właśnie okresie. A dopiero poznanie przyczyn patologii może skutkować poszukiwaniem antidotum. Cdn.