Автор фото, Weizmann Institute of Science
Підпис до фото,
Модель людського ембріона, отримана зі стовбурових клітин, має блакитні клітини (ембріон), жовті клітини (жовтковий мішок) і рожеві клітини (плацента)
Вчені виростили об'єкт, який дуже нагадує людський ембріон на ранній стадії розвитку, не використовуючи при цьому сперму, яйцеклітини чи матку.
Команда Інституту Вейцмана каже, що їхня "модель ембріона", створена за допомогою стовбурових клітин, виглядає як хрестоматійний приклад справжнього 14-денного ембріона.
Вони навіть виділяла гормони, завдяки яким тест на вагітність, проведений у лабораторії, виявився позитивним.
- Без яйцеклітини і сперматозоїдів. Вчені створили повноцінний синтетичний ембріон
- З ембріона, який заморозили 24 роки тому, народилося немовля
- Вчені створили перший у світі зародок людини у лабораторії. Як, і головне – навіщо?
Такі моделі створюють для того, щоб мати можливість дослідити найперші моменти нашого життя етичним способом.
Перші тижні після того, як сперматозоїд запліднить яйцеклітину, є періодом надзвичайних змін – набір клітин перетворюється на дитину, яку можна побачити на УЗД.
Цей вирішальний час є основним чинником викиднів і вроджених дефектів, але водночас він погано вивчений.
"Це чорна скринька, і це не кліше – наші знання дуже обмежені", – каже професор Джейкоб Ганна з Наукового інституту Вейцмана.
Вихідний матеріал
Дослідження ембріонів є складним з юридичної, етичної та технічної точки зору. Але зараз швидко розвивається галузь, що імітує природний розвиток ембріона.
Дослідження, опубліковане в журналі Nature, ізраїльська команда вчених назвала першою "повною" моделлю ембріона, яка імітує всі ключові структури, які виникають на ранніх стадіях розвитку ембріона.
"Це справді хрестоматійний приклад ембріона людини на 14-й день", – каже професор Ганна та додає, що раніше такого ніхто не робив.
Замість сперматозоїдів і яйцеклітин вихідним матеріалом були стовбурові клітини, які перепрограмували таким чином, щоб із них можна було отримати будь-яку тканину в організмі.
Потім з використанням спеціальних хімічних речовин ці стовбурові клітини перетворили на чотири типи клітин, які зустрічаються на найраніших стадіях людського ембріона:
- клітини епібласта, які стають власне ембріоном (або плодом)
- клітини трофобласта, які стають плацентою
- гіпобластні клітини, які стають опорним жовтковим мішком
- позазародкові клітини мезодерми
Загалом 120 із цих клітин змішали в точному співвідношенні, а потім вчені просто спостерігали за тим, що відбувалося далі.
Близько 1% суміші почало спонтанний процес збирання в структуру, яка нагадує людський ембріон, але не ідентична йому.
"Я віддаю належне клітинам – потрібно приготувати правильну суміш і мати правильне середовище, і потім усе починає відбуватися, – каже професор Ганна. – Це дивовижне явище".
Моделям ембріонів дозволяли рости і розвиватися, поки вони не стали відповідати ембріону через 14 днів після запліднення. У багатьох країнах це юридична межа для звичного дослідження ембріонів.
Професор Ганна із захопленням продемонстрував ВВС по відеозв'язку "вишукану архітектуру" моделі ембріона.
Трофобласт, який зазвичай став би плацентою, огортає ембріон. У ньому є порожнини, які називаються лакунами, які заповнюються кров'ю матері для передачі поживних речовин дитині.
Є жовтковий мішок, який виконує деякі функції печінки та нирок, і біламінарний ембріональний диск – одна з ключових ознак цієї стадії розвитку ембріона.
"Це має сенс"
Вчені сподіваються, що моделі ембріонів можуть допомогти пояснити, як виникають різні типи клітин, показати перші етапи побудови органів тіла та зрозуміти спадкові або генетичні захворювання.
Це дослідження вже показало, що інші частини ембріона не сформуються, якщо ранні клітини плаценти не зможуть їх огорнути.
Також такі моделі можуть сприяти успішності екстракорпорального запліднення (ЕКЗ), бо допомагають зрозуміти, чому деякі ембріони не приживаються. Їх також можна використовувати для перевірки безпечності ліків під час вагітності.
Професор Робін Ловелл Бедж, який досліджує розвиток ембріонів в Інституті Френсіса Кріка, каже, що ці моделі ембріонів цілком схожі на справжні.
"Я думаю, що вони зроблені дуже добре, це все має сенс, і я дуже вражений цим", – каже він.
Але поточний рівень невдачі у створенні моделі, що становить 99%, потрібно буде покращити задля того, щоб зрозуміти проблеми викиднів або безпліддя.
Юридичний бік
Це дослідження також порушує питання про те, чи можна імітувати розвиток ембріона після 14-денної стадії.
Це не буде протизаконним у Великій Британії, оскільки моделі ембріонів юридично відрізняються від ембріонів.
"Дехто це буде вітати, але іншим це не сподобається", – каже професор Ловелл-Бедж.
Професор Альфонсо Мартінес Аріас з відділу експериментальних і медичних наук Університету Помпеу Фабра каже, що це "дуже важливе дослідження".
"Ця робота вперше досягла точної конструкції повної структури [людського ембріона] зі стовбурових клітин у лабораторії, що відкриває двері для вивчення процесів, які призводять до формування людського тіла", – сказав він.
Водночас дослідники наголошують, що було б неетично, незаконно та фактично неможливо досягти вагітності за допомогою цих моделей ембріонів – сукупність 120 клітин означає, що ембріон неможливо було б успішно імплантувати в слизову оболонку матки.
