Kolaborasi antarabangsa penyelidik dari RIKEN Centre for Biosystems Dynamics Research (BDR) di Jepun dan Institut Gladstone di Amerika Syarikat telah menghasilkan struktur seperti blastokista 3D daripada sel stem. Diterbitkan dalam jurnal Stem Cell Reports, kajian itu menunjukkan bahawa struktur seperti blastokista sangat mirip dengan blastokista sebenar, malah mendorong perubahan yang betul dalam rahim selepas ditanam pada tikus hamil pseudo.
Setelah telur disenyawakan, ia mula membahagi dan melalui beberapa peringkat. Sel dalam peringkat dua sel adalah totipoten - ia boleh menjadi sebarang jenis sel. Selepas banyak lagi pembahagian sel, embrio bertukar menjadi blastokista yang ditanam di dalam rahim di mana ia membezakan dan membesar menjadi janin. Blastosista adalah seperti bola hampir berongga. Di dalamnya terdapat sel pluripoten - sel yang boleh menjadi apa-apa jenis sel dalam badan, tetapi bukan plasenta - manakala kulit luar diperbuat daripada trofoblas - sel yang akhirnya membentuk plasenta.
Selama beberapa tahun, saintis telah dapat menukar sel somatik - seperti sel kulit - kepada sel pluripoten. Walau bagaimanapun, tiada siapa yang dapat menukar sel terbeza kepada sel totipoten. Dalam kajian awal yang dijalankan di Gladstone, pengarang Cody Kime dan Kiichiro Tomoda dapat menukar sel tetikus pluripoten daripada keadaan seperti implan kepada keadaan pra-implan. Dengan berbuat demikian, mereka melihat struktur yang kelihatan seperti blastokista embrio awal. Seperti yang dijelaskan oleh Kime, "lebih tujuh tahun yang lalu, eksperimen pengaturcaraan semula kami mencadangkan bahawa kami telah menemui cara untuk meningkatkan potensi sel melebihi pluripotensi, yang tidak mungkin dan tidak pernah dilihat sebelum ini. Daripada membuang apa yang kami temui kerana ia bukan objektif utama kami, kami memutuskan untuk mengetahui sama ada ia benar."
Dalam laporan baharu, pasukan telah memperhalusi teknik pengaturcaraan semula mereka untuk menghasilkan struktur seperti embrio yang lebih serupa dengan embrio sebenar. Menurut Kime, "mungkin penemuan kami yang paling penting ialah molekul semula jadi yang terdapat dalam embrio tetikus awal boleh memprogram semula sel-sel yang dikultur untuk menjadi serupa dalam fungsi dengan embrio awal." Selepas tujuh hari rawatan penukaran, proses baharu boleh menghasilkan 5-30 struktur seperti blastokista yang dipasang sendiri terapung.
Apabila mereka memeriksa kelompok kecil sel beberapa hari sebelum ia matang menjadi struktur seperti blastokista, mereka mendapati sel tersebut mengandungi ekspresi gen untuk totipotensi yang terdapat dalam embrio dua sel. Ujian lanjut membandingkan struktur seperti blastokista dengan prekursornya menunjukkan bahawa sel dalam struktur matang diikat rapat - satu ciri pembentukan dan polarisasi blastokista yang merupakan hasil daripada proses yang dipanggil pemadatan. Sel dalam prekursor menyerupai embrio pada peringkat awal sebelum pemadatan, yang merupakan bukti yang baik bahawa kelompok prekursor mungkin termasuk sel totipoten.
Seterusnya kumpulan itu menyiasat bagaimana secara genetik dan fungsi serupa struktur seperti blastokista mereka dengan blastokista sebenar. Mereka mendapati bahawa banyak gen yang berkaitan dengan nasib sel luar/dalaman blastokista hadir dalam struktur yang diinduksi, tetapi pada tahap yang lebih rendah daripada tahap semula jadi, menunjukkan bahawa teknik baru tidak menghasilkan semula blastokista dengan sempurna. Namun begitu, apabila dipindahkan ke dalam rahim tikus hamil pseudo, struktur seperti blastokista sering menyebabkan perubahan pada rahim yang diperlukan untuk implantasi blastokista yang berjaya, termasuk penyepaduan bekalan darah ibu. Struktur yang ditanam sering membesar dan menghasilkan banyak jenis sel yang menyerupai sel yang secara semula jadi ditemui pada embrio awal yang sedang berkembang. Akhirnya, embrio diserap semula, dan tisu sekeliling menunjukkan tanda-tanda yang serupa dengan kejadian penyerapan semula jadi.
"Totipotensi ialah urutan tertinggi bagi potensi sel: satu sel totipoten boleh membentuk plasenta dan badan…semuanya," kata Kime. "Jika sistem kami boleh dipertingkatkan untuk mencapai keadaan itu sepenuhnya, kami akan dapat meningkatkan penyelidikan asas dalam bidang embriogenesis dan kesuburan, serta penyelidikan asas dan klinikal dalam perubatan regeneratif."
