Bumuo ang Tsinghua team ng mga modelo ng embryo ng daga na may tumitibok na tisyu ng puso mula sa mga stem cell na pinasigla ng mga kemikal

Nabuo ang mga organisadong modelo ng embryo mula sa mga selulang ni-reset gamit ang mga kemikal

Bumuo ang isang pangkat mula sa Tsinghua University, sa pangunguna ng mananaliksik sa stem cell na si Ding Sheng, ng mga modelo ng embryo ng daga mula sa mga stem cell na pinasigla ng mga kemikal. Nakalikha ang mga ito ng mga selula ng dugo, umuunlad na mga daluyan ng dugo, mga unang linya ng selulang reproduktibo at tisyu ng puso na kayang kumurap nang maindayog. Nailathala ang pananaliksik sa Nature noong Oktubre 14, 2026. Sinusubaybayan nito ang pag-unlad mula sa mga yugtong bago ang pagtatanim sa matris hanggang sa mga unang yugto ng pagbuo ng mga organo, na ganap na naganap sa labas ng matris.

Malaki ang pagkakahawig ng mga modelo sa likas na embryo ng daga sa ika-8.5 araw ng embryonic development, na tinatawag na E8.5. Sa mas matagal na pagpapalago sa laboratoryo, naging lubhang maihahambing ang paggana ng mga tisyu ng puso ng mga ito sa mga nasa likas na embryo sa E10.5, ayon sa pag-aaral sa Nature na pinamagatang Modelling mouse embryogenesis from chemically induced totipotent stem cells.

Nagsimula si Ding, ang founding dean ng School of Pharmaceutical Sciences ng Tsinghua, at ang kanyang mga kasamahan sa iisang uri ng selulang pinasigla ng mga kemikal, sa halip na gumamit ng semilya at itlog. Sa angkop na mga kondisyon ng pagpapalago, kusang nag-organisa ang mga selulang ito upang bumuo ng mga estrukturang naglalaman kapwa ng mga tisyu ng umuunlad na katawan at ng mga pantulong na tisyu na karaniwang nabubuo sa labas nito.

Ang pangunahing tagumpay ay ang tuluy-tuloy na pag-unlad: ang iisang panimulang populasyon ng mga selula ang lumikha ng magkakasunod na yugto ng maagang pag-unlad, sa halip na magkakahiwalay na bahagi lamang ng tisyu. Wala pang nabubuong ganap na daga. Nagbibigay ang gawaing ito ng sistemang pang-eksperimento para siyasatin kung paano nagaganap ang maagang pag-unlad at kung saan ito maaaring magkaproblema.

Ano ang nababago ng pag-reset gamit ang kemikal

Tinatawag na chemically induced totipotent stem cells, o ciTotiSCs, ang mga panimulang selula. Inilalarawan ng totipotency ang kakayahang lumikha kapwa ng mga uri ng selula sa katawan at ng mga pantulong na tisyu na kailangan sa pag-unlad, kabilang ang mga tisyu na nakatutulong sa pagbuo ng inunan. Sa mga daga, taglay ng pertilisadong itlog at ng mga selula ng pinakamaagang embryo ang pambihirang lawak ng kakayahang ito.

Mas limitado ang saklaw ng mga pluripotent stem cell: kaya nilang lumikha ng maraming uri ng selula sa katawan, samantalang kabilang din sa totipotency ang mga pantulong na linya ng selula sa labas ng embryo. Gumagamit ng mga kemikal ang pangkat ni Ding upang itulak ang mga pluripotent stem cell ng daga tungo sa mas maagang estadong iyon. Inilalarawan ng pinakabagong papel ang mga panimulang selula nito bilang kahawig ng totipotent cells.

Samakatuwid, ilang hakbang ang prosesong pang-eksperimento. Nagtatatag ang mga mananaliksik ng angkop na populasyon ng stem cell, binabago ang estado nito gamit ang mga kemikal at nagbibigay ng mga kondisyong makapagsisimula ng organisadong pag-unlad. Sa mga naunang pundamental na eksperimento, pluripotent stem cell ng daga ang tuwirang ginamit na panimulang materyal.

Mahalaga rin sa resulta ang pariralang iisang uri ng selula. Maraming modelo ng embryo ang nangangailangan ng pagsasama-sama ng ilang espesyalisadong populasyon ng selula. Dito, iisang uri ng selulang pinasigla ang nagbigay ng iba't ibang linya ng selulang kailangan upang mabuo ang modelo, habang unti-unting nagkakaroon ng magkakaibang papel ang mga selula sa pagsulong ng pag-unlad.

Mula sa kumpol ng selula tungo sa mga unang organo

Dumaan ang mga modelo ng Tsinghua sa mga yugtong kahawig ng morula, isang maagang siksik na kumpol ng mga selula, at blastocyst, isang estrukturang may lukab at magkakaibang populasyon ng selula. Natuklasan ng mga mananaliksik na kahawig ng likas na blastocyst ang mga estruktura ng blastocyst na nabuo nila, kapwa sa hugis at sa pagkakahiwalay ng mga selula sa iba't ibang linya ng pag-unlad.

Karaniwang nagtatanim sa matris ang likas na blastocyst bago magpatuloy ang pag-unlad. Sa sistema sa laboratoryo, nagpatuloy ang pag-unlad sa labas ng matris, kaya nasubaybayan ng mga mananaliksik ang mga prosesong karaniwang nagaganap sa loob ng katawan ng ina.

Isa sa mahahalagang yugto ang gastrulation. Sa yugtong ito, muling nag-oorganisa ang mga selula bilang tatlong saligang sapin na pinagmumulan ng mga tisyu gaya ng sistemang nerbiyos, kalamnan at bituka. Nabuo rin sa mga modelo ang axis ng embryo, ang kaayusan sa kalawakan na tumutulong magtakda kung saan mabubuo ang iba't ibang bahagi ng katawan.

Sumunod ang pagbuo ng mga selula ng dugo at ang maagang pag-unlad ng mga organo. Ganito inilarawan ng mga may-akda ng pag-aaral ang pagkakasunod-sunod ng pag-unlad sa kanilang papel sa Nature:

Matagumpay na dumaan sa mahahalagang yugto ng pag-unlad ang mga EM na nagmula sa ciTotiSC (ciToti-EM), kabilang ang gastrulation, pagbuo ng axis ng embryo, hematopoiesis at maagang organogenesis. Malaki ang pagkakahawig ng mga ito sa likas na embryo (NE) sa ika-8.5 araw ng embryonic development (E8.5).

Tumutukoy ang E8.5 at E10.5 sa mga yugto ng likas na pag-unlad ng embryo ng daga na ginamit na paghahambingan. Kahawig ng mga embryo sa E8.5 ang mas malawak na modelo ng embryo, samantalang ang paghahambing sa E10.5 ay tumutukoy sa tisyu ng puso matapos ang mas matagal na pagpapalago. Magkakaibang aspekto ng eksperimento ang inilalarawan ng mga panandang ito.

Pinagbatayan ito ng halo ng tatlong kemikal

Inilatag ng pangkat ni Ding ang pundasyon sa pananaliksik na unang inilathala online noong Hunyo 21, 2022, at kalauna'y lumabas sa isyu ng Nature noong Mayo 2023, tomo 617, pahina 792–797. Itinatag ng naunang pag-aaral sa kemikal na pagpapasigla ang mga kondisyong kailangan upang lumikha at magpanatili ng ciTotiSC mula sa mga pluripotent stem cell ng daga.

Binubuo ang halo ng TTNPB, 1-azakenpaullone at WS6, na sama-samang tinatawag na TAW. Analogo ng retinoic acid ang TTNPB, samantalang hinaharangan ng WS6 ang ilang enzyme na tinatawag na kinase. Kayang baguhin ng maliliit na molekulang ito ang mga senyas sa loob ng mga selula, kaya naaapektuhan kung aling mga programa ng pag-unlad ang nagiging aktibo.

Kahawig ng mga selula ng embryo ng daga sa yugto ng dalawang selula ang mga selulang pinasigla, ayon sa tatlong uri ng pagsukat: aktibidad ng gene, regulasyong kemikal na may kaugnayan sa DNA at mga molekulang sangkot sa metabolismo. Sama-sama, nagbigay ang mga sukat na ito sa mga mananaliksik ng ilang paraan upang masuri ang nabagong estado ng mga selula.

Itinurok din ng pangkat ang mga selula sa mga embryo na nasa yugto ng walong selula. Mahusay na nakibahagi ang mga ipinakilalang selula sa pagbuo kapwa ng mga linya ng selula ng embryo at ng mga nasa labas nito. Sinubok ng eksperimentong iyon ang ambag ng mga ito sa pag-unlad kasabay ng isang umiiral nang embryo; sa pinakabagong gawain, sinubaybayan naman ang mga modelong nilikha mula lamang sa uri ng selulang pinasigla.

Mahalaga rin sa naunang gawain ang pagpapanatili ng mga selula sa mahabang panahon. Nagbibigay sa mga siyentipiko ng paulit-ulit na pagkakataong siyasatin ang parehong panimulang estado ang matatag na suplay, sa halip na umasa sa maikling panahong likas itong umiiral.

Tatlong publikasyon ang sumusubaybay sa pagsulong ng larangan

Kabilang sa landas tungo sa pinakabagong resulta ang naunang gawain ng pangkat ng Tsinghua sa pagpapasigla ng mga selula at ang hiwalay na pamamaraang kemikal na binuo ng mga mananaliksik sa ibang mga institusyon. Nakatutulong ang mga petsa ng publikasyon upang maihiwalay ang mga pagsulong na gumagamit ng magkahawig na katawagan ngunit nagsisimula sa magkakaibang selula.

• Hunyo 21, 2022: Inilathala online ng pangkat ni Ding ang pamamaraang kemikal nito para pasiglahin at panatilihin ang ciTotiSC. Lumabas kalaunan ang papel sa Nature noong Mayo 2023.
• Agosto 7, 2025: Inilathala online sa Cell ng mga mananaliksik na kaanib ng Guangzhou National Laboratory, Guangzhou Medical University, Fudan University, Westlake University at iba pang institusyon ang isang pamamaraan gamit ang embryo founder cell.
• Oktubre 14, 2026: Inilarawan sa papel ng pangkat ng Tsinghua sa Nature ang tuluy-tuloy na pagbuo ng mga modelo ng embryo mula sa ciTotiSC, kabilang ang maagang pagbuo ng mga organo at mga tisyu ng pusong gumagana.

Parehong nakatuon ang mga ito sa kemikal na pagkontrol sa pagkakakilanlan ng selula. Nagkakaiba ang mga eksperimento sa estadong pangkaunlaran na pinasisigla ng mga ito, sa mga kondisyong kemikal na ginagamit at sa ebidensiyang inilalahad tungkol sa kasunod na pag-unlad.

Umabot sa kahalintulad na yugto ng pag-unlad ang ibang pamamaraan

Lumikha ang pag-aaral sa Cell noong 2025, na pinamagatang A complete model of mouse embryogenesis through organogenesis enabled by chemically induced embryo founder cells, ng mga selulang kahawig ng nasa embryo ng daga sa yugto ng walo hanggang 16 na selula. Tinawag ng mga mananaliksik ang mga ito na induced embryo founder cells, o iEFC.

Gumamit ang kondisyong K4 para sa pagpapasigla ng CHIR99021, ng ALK5 inhibitor na E6165452 at ng RARα agonist na AM580. Iba ang resipeng ito sa halo ng TAW na kaugnay ng ciTotiSC ng Tsinghua, at ibang maagang pagkakakilanlan sa pag-unlad ang tinatarget nito.

Bumuo ang mga iEFC ng mga modelo ng blastocyst na tinatawag na blastoids, nang may 95% na bisa. Sa mga eksperimento kung saan pinagsama ang mga ito sa likas na embryo, nasa 47% hanggang 73% ang iniulat na bisa sa paglikha ng mga chimera embryo na may ambag sa mga tisyu kapwa sa loob at labas ng embryo. Naglalaman ang chimera ng mga selulang nagmula sa magkakaibang panimulang populasyon.

Tumutukoy ang bilang na 95% sa pagbuo ng blastoid, samantalang ang saklaw na 47% hanggang 73% ay tumutukoy sa mga eksperimento sa chimera. Magkaibang resulta ng eksperimento ang sinusukat ng mga ito, at kapwa nagmula sa pag-aaral sa iEFC.

Umabot ang mga modelong ito sa hugis na maihahambing sa likas na embryo sa E8.5–E8.75. Bumuo ang mga ito ng anim hanggang 14 na pares ng somite, mga paulit-ulit na bloke ng tisyu na tumutulong sa pagbuo ng mga estrukturang gaya ng gulugod at mga kalamnan ng kalansay. Inilarawan din ng mga mananaliksik ang isang tubong puso na bumubuo ng kurba, mga rehiyon ng utak, mga usbong ng mata, bituka, usbong ng buntot at mga primordial germ cell na lumilipat ng puwesto.

Kapag itinabi sa mga natuklasan ng Tsinghua, ipinakikita ng gawain sa Cell na maaaring umalalay ang mga maagang estado ng selulang pinasigla ng kemikal sa iba't ibang landas tungo sa organisadong mga modelo ng embryo. Makatutulong ang paghahambing sa mga landas na ito upang siyasatin ng mga siyentipiko kung paano naaapektuhan ng pagkakakilanlan ng panimulang selula ang kasunod na pag-unlad.

Bakit mahalaga ang mga pantulong na tisyu sa pananaliksik sa pagbubuntis

Bumubuo ang mga modelo ng Tsinghua kapwa ng mga tisyu sa labas ng embryo at ng mga tisyu ng umuunlad na katawan. Nakikibahagi ang mga pantulong na linyang ito sa paglikha ng kapaligirang nagbibigay-daan sa pag-unlad ng embryo, kaya mahalagang bahagi ang mga ito ng pananaliksik ng pangkat.

Para kay Ding, paraan ang sistemang ito upang siyasatin kung paano naaapektuhan ng mga abnormalidad sa mga tisyu sa labas ng embryo ang pag-unlad at tuklasin ang posibleng mga interbensiyon. Maaaring gamitin ng mga siyentipiko ang ganitong mga modelo upang suriin kung paano nagkakagulo ang mga senyas sa pagitan ng umuunlad na katawan at ng mga pantulong na tisyu nito.

Kabilang sa mga posibleng gamit sa pananaliksik na tinukoy ng pangkat ang mga problema sa pagtatanim sa matris at mga sakit sa inunan. Iba ang pagkakataong pang-eksperimento na iniaalok ng modelong naglalaman ng magkabilang panig ng mga ugnayang ito kumpara sa pag-aaral sa iisang nakabukod na populasyon ng selula.

Nasa kakayahang subaybayan ang proseso sa paglipas ng panahon ang praktikal na halaga nito. Maaaring siyasatin ng mga mananaliksik kung paano sinusundan ng mga problema sa pag-unlad ang maagang pagbabago sa pagkakakilanlan ng selula o organisasyon ng tisyu, upang maiugnay ang unang pagkagambala sa mga kinahinatnan nito.

Nagpapahiwatig ng iba pang gamit ang mga selulang reproduktibo at daluyan ng dugo

Lumitaw sa mga modelo ng Tsinghua ang mga primordial germ cell. Mga maagang pasimula ang mga ito ng linyang kalauna'y lumilikha ng semilya o itlog. Matapos ilipat sa isang espesyalisadong sistema ng pagpapalago, lalo pang umunlad ang mga pasimulang selula at nagpakita ng kakayahang pumasok sa mga unang yugto ng meiosis, ang proseso ng paghahati na naghahanda sa mga selulang reproduktibo na magdala ng kalahati ng karaniwang dami ng mga kromosoma.

Hindi pa ganap ang mga selula, at hindi pa nasusubok ang kakayahan ng mga ito sa reproduksiyon. Iminungkahi ni Ding na siyasatin kung maaaring makinabang balang araw ang mga taong walang gumaganang semilya o itlog sa pamamaraang magsisimula sa mga selulang hindi reproduktibo, lilikha ng mga pasimula ng selulang reproduktibo sa pamamagitan ng limitadong yugto ng pag-unlad at gagamit ng karagdagang mga prosesong panglaboratoryo.

Sa ngayon, panukalang direksiyon pa lamang ito ng pananaliksik. Nakatuon ang kasalukuyang gawain sa pag-unlad ng daga, pagkakakilanlan ng selula at mga kondisyong nagbibigay-daan sa paglitaw ng mga linyang reproduktibo.

Nagpapahiwatig naman ng isa pang posibleng gamit ang mga umuunlad na daluyan ng dugo at selula ng dugo: ang pagpapahusay ng mga organoid, maliliit na estrukturang panglaboratoryo na gumagaya sa ilang katangian ng mga organo. Tinukoy ni Ding na limitasyon sa laki at pagiging komplikado ng mga organoid ang kawalan ng mga daluyan ng dugo sa loob ng mga ito.

Makakatulong ang sistemang sabay na umuunlad ang mga tisyu ng daluyan ng dugo at ng organo upang siyasatin ng mga mananaliksik ang mga paraang susuporta sa mas malalaking estruktura. Pinagsasama ng eksperimento sa iisang modelo ang ilang umuunlad na sistema ng tisyu, kaya nagiging batayan ito sa pag-aaral kung paano nag-uugnayan ang mga ito.

Nanatiling pangunahing hamon ang pagpapatuloy ng pag-unlad

Bumababa ang bisa ng mga modelo sa pagpapatuloy ng pag-unlad habang sumusulong ang mga ito, at may mga estrukturang naiiba pa rin sa mga nasa likas na embryo. Hindi pa natutukoy ng mga mananaliksik kung gaano kalaki ang ambag ng kapaligiran sa pagpapalago, ng mga modelo mismo o ng kombinasyon ng dalawa sa mga limitasyong ito.

Ayon kay Ding, nananatiling pangunahing pokus ng pangkat ang pundamental na pananaliksik. Layunin nitong magsagawa kalaunan ng eksperimento kung saan magpapatuloy ang pag-unlad matapos ilipat ang modelo sa matris at isisilang ang isang malusog na daga. Para makamit ito, kailangang malampasan ang kasalukuyang pagbaba ng bisa sa pag-unlad at masuportahan ang mas ganap at magkakaugnay na paglaki.

Magdudulot ng higit pang suliraning pang-agham ang pagpapalawak ng mga kaugnay na pamamaraan sa ibang mamalya, lalo na sa tao, at mangangailangan ito ng mas mahigpit na pagsusuring etikal at pampublikong talakayan. Kaya kaakibat ng mga posibleng gamit sa reproduksiyon ang mga tanong tungkol sa wastong pamamahala sa ganitong pananaliksik.

Nagbibigay na ang tagumpay na ito sa mga mananaliksik ng mas tuluy-tuloy na pagtingin sa maagang pag-unlad ng daga: lumilikha ang iisang uri ng selulang pinasigla ng mga pantulong na tisyu, estruktura ng embryo at ilang umuusbong na tungkulin sa loob ng iisang magkakaugnay na pagkakasunod-sunod ng pag-unlad. Ang susunod na gawaing pang-eksperimento ay alamin kung bakit hindi na gaanong maaasahan ang pagkakasunod-sunod na ito habang nagpapatuloy.

Mahahalagang Punto

• Bumuo ang mga mananaliksik ng Tsinghua ng mga modelo ng embryo ng daga mula lamang sa mga stem cell na pinasigla ng mga kemikal at kahawig ng totipotent cells, nang walang pertilisasyon.
• Inilarawan sa papel sa Nature, na inilathala noong Oktubre 14, 2026, ang mga modelong kahawig ng embryo sa E8.5 at ang mga tisyu ng puso sa mas huling yugto na maihahambing sa nasa embryo sa E10.5.
• Bumuo ang mga modelo ng mga tisyu sa loob at labas ng embryo, mga selula ng dugo, umuunlad na mga daluyan ng dugo at mga primordial germ cell.
• Nakabatay ang gawain sa pamamaraang kemikal ng pangkat para pasiglahin ang mga selula, na unang inilathala online noong Hunyo 2022.
• Gumamit ang hiwalay na pag-aaral sa Cell na inilathala noong Agosto 2025 ng mga selulang induced embryo founder at ibang resipeng kemikal upang maabot ang maagang pagbuo ng mga organo.
• Wala pang nabubuong ganap na daga. Bumababa ang bisa ng pag-unlad habang sumusulong ang mga modelo ng Tsinghua, at panukala pa lamang sa pananaliksik ang mga gamit sa reproduksiyon.