Модель человеческого эмбриона, полученная из стволовых клеток, демонстрирует синие клетки (эмбрион), желтые клетки (желточный мешок) и розовые клетки (плацента).
Ученые вырастили существо, очень напоминающее ранний человеческий эмбрион, без использования спермы, яйцеклеток или матки.
Команда Института Вейцмана утверждает, что их «модель эмбриона», созданная с использованием стволовых клеток, выглядит как хрестоматийный образец настоящего 14-дневного эмбриона.
Он даже выпустил гормоны, которые в лаборатории показали положительный результат теста на беременность.
Цель моделей эмбрионов — обеспечить этический способ понимания самых ранних моментов нашей жизни.
Первые недели после того, как сперматозоид оплодотворил яйцеклетку, — это период драматических изменений: от скопления нечетких клеток к чему-то, что в конечном итоге становится узнаваемым на рентгеновском снимке ребенка.
Это решающее время является основным источником выкидышей и врожденных дефектов, но оно плохо изучено.
«Это черный ящик, и это не клише — наши знания очень ограничены», — говорит мне профессор Джейкоб Ханна из Института науки Вейцмана.
Исходный материал
Исследования эмбрионов чреваты юридически, этически и технически. Но в настоящее время существует быстро развивающаяся область, имитирующая естественное развитие эмбрионов.
Это исследование, опубликованное в журнале Nature , описывается израильской командой как первая «полная» модель эмбриона, имитирующая все ключевые структуры, возникающие в раннем эмбрионе.
«Это действительно хрестоматийное изображение человеческого эмбриона 14-го дня», — говорит профессор Ханна, — которого «раньше не делалось».
Вместо спермы и яйцеклетки исходным материалом были наивные стволовые клетки, которые были перепрограммированы, чтобы получить возможность стать любым типом ткани в организме.
Затем были использованы химические вещества, чтобы заставить эти стволовые клетки превратиться в четыре типа клеток, обнаруженных на самых ранних стадиях человеческого эмбриона:
клетки эпибласта, которые становятся собственно эмбрионом (или плодом)
клетки трофобласта, которые становятся плацентой
клетки гипобласта, которые становятся поддерживающим желточным мешком
внеэмбриональные клетки мезодермы
Всего 120 таких клеток были смешаны в точном соотношении, а затем ученые отступили и наблюдали.
Около 1% смеси начали путь самопроизвольной сборки в структуру, напоминающую, но не идентичную человеческому эмбриону.
«Я отдаю должное клеткам: нужно создать правильную смесь и правильную среду, и тогда все получится», — говорит профессор Ханна. «Это удивительное явление».
Моделям эмбрионов давали возможность расти и развиваться до тех пор, пока они не стали сравнимы с эмбрионом через 14 дней после оплодотворения. Во многих странах это законодательно установленный предел для исследования нормальных эмбрионов.
Несмотря на ночной видеозвонок, я слышу страсть, когда профессор Ханна проводит мне 3D-тур по «изысканной архитектуре» модели эмбриона.
Я вижу трофобласт, который в норме стал бы плацентой, окутывающей эмбрион. В него входят полости, называемые лакунами, которые заполняются кровью матери и передают питательные вещества ребенку.
Существует желточный мешок, выполняющий некоторые функции печени и почек, а также двухслойный эмбриональный диск — один из ключевых признаков этой стадии развития эмбриона.
'Придать смысла'
Есть надежда, что модели эмбрионов помогут ученым объяснить, как возникают различные типы клеток, стать свидетелями самых ранних этапов построения органов тела или понять наследственные или генетические заболевания.
Уже сейчас это исследование показывает, что другие части эмбриона не сформируются, если его не окружат ранние клетки плаценты.
Ходят даже разговоры об улучшении показателей успеха экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), помогая понять, почему некоторые эмбрионы не развиваются, или использовать модели для проверки безопасности лекарств во время беременности.
Профессор Робин Ловелл Бэдж, который исследует развитие эмбрионов в Институте Фрэнсиса Крика, говорит мне, что эти модели эмбрионов «выглядят довольно хорошо» и «выглядят вполне нормально».
«Я думаю, что это хорошо, я думаю, что это сделано очень хорошо, все это имеет смысл, и я очень впечатлен этим», - говорит он.
Но нынешний уровень отказов в 99% необходимо улучшить, добавляет он. Было бы трудно понять, что происходит с выкидышем или бесплодием, если бы модель большую часть времени не собиралась сама собой.
Юридически отличим
Работа также поднимает вопрос о том, можно ли имитировать развитие эмбриона после 14-дневной стадии.
Это не было бы противозаконным даже в Великобритании, поскольку модели эмбрионов юридически отличаются от эмбрионов.
«Некоторые это приветствуют, но другим это не понравится», - говорит профессор Ловелл-Бэдж.
И чем ближе эти модели подходят к реальному эмбриону, тем больше этических вопросов они поднимают.
Это не нормальные человеческие эмбрионы, это модели эмбрионов, но они очень близки к ним.
«Так следует ли вам регулировать их так же, как нормальный человеческий эмбрион, или вы можете быть немного более спокойными в отношении того, как с ними обращаются?»
Профессор Альфонсо Мартинес Ариас с факультета экспериментальных и медицинских наук Университета Помпеу Фабра сказал, что это «самое важное исследование».
«Работа впервые позволила точно построить полную структуру [человеческого эмбриона] из стволовых клеток» в лаборатории, «таким образом открыв дверь для изучения событий, которые приводят к формированию человеческого эмбриона». план тела», — сказал он.
Исследователи подчеркивают, что было бы неэтично, незаконно и фактически невозможно достичь беременности с использованием этих моделей эмбрионов - сборка 120 клеток вместе выходит за рамки того, что эмбрион может успешно имплантировать в слизистую оболочку матки.
