Эксперимент по созданию искусственного эмбриона впервые увенчался успехом. Учёные из Кембриджского университета создали искусственный эмбрион мыши, используя стволовые клетки и трёхмерный каркас зародыша.
Команда под руководством Магдалены Церникки-Гёц (Magdalena Zernicka-Goetz) пошла на своеобразную хитрость, соединив эмбриональные стволовые клетки с трофобластами (trophoblasts). Последние дают начало одной из тканей плаценты под названием эктодерма хориона.
Без такого "партнёрства" правильное развитие и биологические механизмы
не могли быть запущены, поэтому, как считает команда из Кембриджа, все
предыдущие попытки учёных вырастить эмбрион были безуспешными.
Оба типа клеток поначалу растили
отдельно друг от друга, а затем соединили в специальной гелиевой
матрице, имитирующей форму зародыша.
Далее заготовку поместили в ёмкость с
питательным раствором, который воссоздал внутриутробные условия, как при
развитии обычного эмбриона. За четыре с половиной дня клетки
сформировали структуру, схожую с настоящим зародышем мыши. На
семидневном этапе развития эмбрион приступил к дроблению — началось формирование плаценты и, собственно, организма.
"Мы увидели, что клетки могут
самоорганизовываться без нашей помощи. Он (эмбрион – прим.ред.) содержит
анатомически правильные области, которые развиваются в нужном месте и в
нужное время", — рассказывает Церникка-Гёц.
В результате искусственные эмбрионы
достигли стадии развития, эквивалентной первому триместру реальной
беременности мыши, после чего учёные прекратили эксперимент.
Это, повторимся, первый случай, когда
эмбрион был создан абсолютно искусственно – без использования яйцеклетки
(которая необходима, например, при том же клонировании). Наблюдения за
такими зародышами помогут исследователям понять механизмы
самоорганизации клеток на самых ранних этапах зарождения организма,
говорят авторы.
До этого было известно, что эмбрион
млекопитающего имеет симметричную шарообразную форму и, развиваясь,
удлиняется, образует центральную полость и затем начинается формирование
мезодермы, которая в итоге становится "строительным материалом" для костей и мышц.
"Мы не знали до того, как эмбрионы
образуют эту полость, но сейчас мы увидели механизм и последовательные
шаги, с помощью которых она образуется. Это построение основы для всего
тела", — поясняет Церникка-Гёц. Такие наблюдения помогут изучить ранние
стадии эмбриогенеза.
Как отмечает другой исследователь Робин Лоуэлл-Бэдж (Robin Lovell-Badge) из Института Фрэнсиса Крика, эмбрионам пока не хватает двух других клеточных слоёв – эктодермы и энтодермы,
без которых невозможно формирование внутренних органов, центральной
нервной системы и других важных составляющих полноценного зародыша.
Авторы надеются, что в будущем им
удастся создать и эти слои также путём добавления стволовых клеток,
участвующих в эмбриональном развитии. Команда также планирует провести
подобные опыты и с человеческими стволовыми клетками (напомним,
допустимые ограничения сегодня – до 14 дней развития эмбриона).
Очевидно, что новая технология поможет
создавать эмбрионы для новых исследований в неограниченных количествах,
их можно будет "подправлять", чтобы увидеть, как различные факторы
влияют на ранний эмбриогенез. Благодаря этому учёные смогут лучше понять
природу аномального развития зародыша, а также выкидышей на ранних
сроках беременности (критический период – как раз первый триместр). Ни
одна из известных технологий не позволяла этого добиться.
Вряд ли такой прорыв означает, что
теперь создавать животных и людей можно будет в прямом смысле в
лабораториях. Лоуэлл-Бэдж отмечает, что искусственные зародыши вряд ли
смогут развиваться намного дольше указанных выше сроков. Сами авторы
также подчёркивают, что не стремятся к созданию мыши или кого-то ещё;
сейчас их цель – найти способы поддержания жизни зародыша как можно
дольше. Так учёные смогут изучить самые ранние стадии формирования
органов.
Подробнее исследование учёных Великобритании описано в научной статье в журнале Science.
Напомним о других недавних прорывах в эмбриологии: рождении ребёнка от трёх родителей и создании гибрида человека и свиньи.
Стволовые клетки также не первый год помогают учёным в самых различных исследованиях – от решения проблем бесплодия до изучения аутизма.
