O resultado foi um modelo de embrião sintético de rato com um coração a bater, um cérebro com dobras bem formadas, um saco vitelino, um tubo neural, um trato intestinal, uma placenta e uma circulação sanguínea incipiente em apenas oito dias de desenvolvimento, quase metade dos 20 dias de gestação necessários para um rato.  

Como explica Jacob Hanna, professor associado do Instituto Weizmann de Ciência: "O embrião é o ponto de partida perfeito para gerar órgãos e a melhor bioimpressora 3D. Essa é a chave para sermos capazes de criar mecanismos que nos permitam diferenciar células estaminais de células especializadas no corpo ou formar diretamente órgãos inteiros." 

Os investigadores já tinham recorrido a um dispositivo que funcionou como um útero para cultivar embriões de ratos. Através de uma solução de nutrientes dentro de vasos que se movem continuamente, conseguiram simular a forma como os nutrientes são fornecidos pelo fluxo sanguíneo para a placenta e controlar rigorosamente a troca de oxigénio e a pressão do ar. 

No novo estudo, a equipa cultivou um modelo de embrião sintético apenas a partir de células estaminais de ratos que tinham sido cultivadas durante anos numa placa de Petri (recipiente de vidro ou plástico), dispensando a necessidade de se separar de um óvulo fertilizado. Antes de colocar estas células no dispositivo, dividiram-nas em 3 grupos: um grupo em que estas células foram deixadas tal como estavam e outros dois grupos em que estas foram pré-tratadas para dar origem a tecidos extraembrionários. Quando misturados ao dispositivo, 0,5% formaram esferas que se tornaram uma estrutura semelhante a um embrião. Posteriormente, investigadores puderam observar a placenta e os sacos vitelinos a formarem-se fora dos embriões e desenvolvendo o modelo sintético como num embrião natural. 

"Quando comparados com embriões naturais de ratinhos, os modelos sintéticos mostraram 95% de semelhança tanto na forma das estruturas internas como nos padrões de expressão genética dos diferentes tipos de células. Os órgãos vistos nos modelos mostraram todos os indícios de serem funcionais", refere Hanna. 

Um leque de possibilidades para os transplantes do futuro  

O objetivo mais realista a longo prazo é estudar a forma como as células estaminais formam vários órgãos no embrião em desenvolvimento, a fim de abrir novos horizontes terapêuticos na transplantação de órgãos. Mas para alcançar esta possibilidade é necessário compreender os seus mecanismos de reprogramação e diferenciação, observando estas transições de células estaminais durante a embriogénese e organogénese, além de estudar o grau de equivalência das células in vitro com as in vivo. O projeto pode ainda contribuir para simplificar o debate ético da experimentação com embriões naturais, além de reduzir os testes laboratoriais em animais.  

O próximo desafio é entender como as células-mãe sabem o que fazer: como elas se transformam em órgãos e encontram seu caminho para os lugares que lhes foram atribuídos dentro de um embrião. E porque este sistema, ao contrário de um útero, é transparente, pode revelar-se útil para modelar defeitos congénitos e implantar embriões humanos.