Nya tekniker för att studera ryggmärgsmissbildningar hos ofödda barn revolutionerar embryoforskningen.

StockholmForskare vid UCL har utvecklat sensorer för att mäta kraft i hjärnor och ryggmärgar hos utvecklande kycklingembryon. Deras mål är att bättre förstå och förebygga födelsedefekter som ryggmärgsbråck. Studien, som genomfördes tillsammans med Universitetet i Padua och Veneto Institute of Molecular Medicine (VIMM), publicerades i tidskriften Nature Materials.

Forskare utvecklar nya bioteknologier för att mäta de mekaniska krafter som embryon använder under sin tillväxt. Dessa krafter är avgörande för bildandet av organ och kroppssystem, som till exempel neuraltuben som blir det centrala nervsystemet.

Varje år föds ungefär en av 2 000 nyfödda i Europa med missbildningar i ryggmärgen. Traditionella studier av gener och molekyler har inte helt kunnat förklara dessa problem. Nu undersöker forskare hur fysiska krafter i vävnader påverkar embryots utveckling. Detta är svårt att studera eftersom embryonala ryggmärgar är mycket små och ömtåliga.

För att hantera dessa utmaningar strävar forskare efter att:

• 3D-printade små kraftsensorer (cirka 0,1 mm breda) placerades direkt i det utvecklande nervsystemet hos kycklingembryon.
• En vätska applicerades direkt på embryona, som vid exponering för en stark laser omvandlades till ett fast material liknande en fjäder.
• Detta fasta material fästes vid den växande ryggmärgen och deformeras av de mekaniska krafterna som embryonas celler skapade.

Sensormätningarna registrerade mycket små krafter, ungefär en tiondel av vikten av ett ögonfrans. För att säkerställa normal utveckling behöver positiva krafter vara starkare än negativa. Forskare mäter dessa krafter för att identifiera läkemedel som kan förstärka positiva krafter eller dämpa negativa, vilket kan hjälpa till att förhindra fosterskador som ryggmärgsbråck. Dessa läkemedel kan också öka fördelarna av att ta folsyra under graviditeten, vilket redan är känt att hjälpa till att förebygga sådana problem.

Läs också:

Idag · 09:53

Avkoda pronomen: hjärnans roll i minne avslöjad

Dr. Eirini Maniou, en postdoktoral forskare, ledde studien. Hon förklarade att användningen av nya material och avancerad mikroskopi kan förändra vår förståelse av embryonal utveckling. Denna forskning kan bidra till att utveckla nya metoder för att förebygga och behandla problem med centrala nervsystemet.

Teamet upptäckte att deras teknik fungerar med mänskliga stamceller när de omvandlas till ryggmärgsceller. I framtiden kan detta göra det möjligt för forskare att jämföra stamceller från friska personer med dem från personer som har ryggmärgsbråck. Detta kan bidra till att förklara varför vissa människor utvecklar tillståndet.

Dr. Gabriel Galea från UCL Great Ormond Street Institute of Child Health påpekade att den här teknologin kan användas på många olika sätt. Han hoppas att andra forskargrupper också kommer att börja använda den.

Professor Nicola Elvassore från universitetet i Padua och VIMM, som också är medförfattare, förklarade att upptäckten förbättrar vår förståelse av de mekaniska krafterna i embryonal utveckling. Denna insikt ger nya möjligheter att förebygga tillstånd som ryggmärgsbråck. Att exakt mäta dessa krafter är ett stort framsteg.

Denna upptäckt kan omvandla biomedicinsk forskning genom att erbjuda nya metoder för att förebygga och behandla missbildningar vid födseln. Framstegen i denna studie visar hur effektiv modern teknik och samarbete mellan olika områden kan vara.