Marsvin kan ge nya insikter om tidig embryonal utveckling
Forskare vid Karolinska Institutet har identifierat marsvinet som en lovande modell för att studera den tidiga utvecklingen av mänskliga embryon. En ny studie visar att marsvinets embryon delar många viktiga egenskaper med människans, vilket kan öppna för nya forskningsmöjligheter inom fertilitet och stamcellsbiologi.
Att studera den tidiga utvecklingen av mänskliga embryon är en utmaning, både på grund av etiska begränsningar och tekniska svårigheter. Därför används ofta djurmodeller för att förstå de biologiska processer som styr embryots utveckling innan det implanteras i livmodern.
I en ny studie har forskare vid Karolinska Institutet, i samarbete med Université de Montréal, undersökt hur marsvin kan fungera som en alternativ modell för att studera denna kritiska period.
Likheter med människan
Genom att analysera embryon från marsvin med hjälp av avancerad enskild cell-RNA-sekvensering har forskarna kartlagt genuttrycksmönster under embryots utveckling. Resultaten visar att marsvinets preimplantationsutveckling, det vill säga tiden innan embryot fäster vid livmoderväggen, är förvånansvärt lik den mänskliga.
De identifierade också att embryots fastsättning liknar den hos människan och verkar regleras av retinoinsyror och eventuellt en viktig nukleär receptor NR2F2. Detta är lovande eftersom vi med hjälp av denna modell kan öka vår förståelse för varför implantationsmisslyckande ofta inträffar hos människor och eventuellt utveckla behandlingar för att förhindra detta.
– Marsvinets embryon genomgår en utvecklingsprocess som i stor utsträckning speglar människans, både vad gäller tidpunkten för cellernas specialisering och vilka gener som styr dessa förändringar, säger Sophie Petropoulos, forskare vid institutionen för klinisk vetenskap, intervention och teknik vid Karolinska Institutet och en av studiens huvudförfattare.
Forskarna identifierade flera bevarade signalvägar, bland annat Hippo-, MEK-ERK- och JAK-STAT-systemen, som styr differentieringen av embryots celler i både marsvin och människa. Dessutom visade analyser att viktiga gener för utvecklingen av embryots första cellager uttrycks på ett liknande sätt hos båda arterna.
En ny modell för embryoforskning
Till skillnad från andra vanliga försöksdjur, såsom möss, har marsvin en preimplantationsutveckling som tidsmässigt är mer jämförbar med människans. Dessutom genomgår både marsvin och människor en typ av implantation där embryot tränger in i livmoderslemhinnan, vilket skiljer sig från möss och andra gnagare.
En annan viktig aspekt är att marsvin har en placentastruktur som liknar människans. Detta gör att forskarna nu kan använda marsvin för att undersöka hur tidiga miljöförändringar, exempelvis exponering för olika kemikalier eller läkemedel, kan påverka embryots utveckling och framtida hälsa.
– Marsvin kan bli en värdefull modell för att förstå hur tidiga störningar i embryonal utveckling kan påverka hälsan senare i livet. Eftersom marsvinets utveckling speglar människans bättre än många andra djurmodeller kan vi få mer tillförlitliga insikter om hur embryots omgivning påverkar dess framtid, säger Sophie Petropoulos.
Forskarna hoppas att denna nya kunskap kan bidra till bättre metoder inom assisterad befruktning och ökad förståelse för utvecklingsrelaterade sjukdomar. Med marsvinet som modell kan framtida forskning också ge viktig information om stamcellsbiologi och regenerativ medicin.
Publikationen
Canizo, J.R., Zhao, C. & Petropoulos, S. The guinea pig serves as an alternative model to study human preimplantation development. Nat Cell Biol (2025).