Ученые создают структуры, подобные человеческому эмбриону, из стволовых клеток

Ученые впервые создали синтетические капли, которые напоминают 14-дневный человеческий эмбрион, а это означает, что они могут изучать развитие эмбриона после особенно сложного периода беременности.

Исторически международные правила предотвратить исследования человеческих эмбрионов более чем через 14 дней после оплодотворения. Но в новой методике используются стволовые клетки, которые могут трансформироваться в клетки любого другого типа, такие как клетки сердца, кожи или даже мозга, чтобы имитировать эмбрионы. И, не нарушая никаких правил, результат позволит исследователям лучше понять более поздние стадии человеческого развития, по словам Магдалены Зерницкой-Гетц, биолога по развитию и стволовым клеткам из Кембриджского университета и Калифорнийского технологического института. Она говорит, что ей особенно не терпится увидеть, как эти модели развиваются через фазу, называемую гаструляцией, которая происходит примерно через три недели человеческого развития.

Жерницка-Гетц возглавила команду, стоявшую за продвижением, и представила работу 14 июня на ежегодном собрании Международного общества исследований стволовых клеток в Бостоне. Научный американец поговорила с Жерницкой-Гетц об исследовании, которое, по ее словам, скоро будет опубликовано в научном журнале.

[An edited transcript of the interview follows.]

Что именно создал этот эксперимент и как?

Мы объединили стволовые клетки, чтобы создать модели эмбрионов, которые создают три компартмента — насколько мне известно, впервые — на постимплантационных стадиях. Один — зародыш. Две из них являются внеэмбриональными тканями. Один называется трофобластом; это ткань, которая обычно образует плаценту. И второй тип стволовых клеток образует гипобластоподобную ткань, и это ткань, которая образует желточный мешок.

Мы не только не используем сперму или яйцеклетку, но и перескакиваем через первые семь дней развития, предшествующие имплантации. Собираемые нами структуры выглядят как только что имплантированные эмбрионы. Модель разрабатывается до 14-го дня, эквивалентного человеческому эмбриону.

С помощью этой модели мы специально хотели понять эту периимплантационную стадию развития, когда между тремя типами тканей существует перекрестное взаимодействие. Что мы впервые показываем с помощью нашей модели, так это то, что мы действительно можем наблюдать за перекрестными помехами и взаимодействиями между тканями. Так что это очень увлекательно.

Мы не добавляем никаких дополнительных факторов к используемым нами питательным средам, которые мы создали 10 лет назад. И в этой среде три типа стволовых клеток самоорганизовались, чтобы сформировать эту эмбрионоподобную структуру.

Это не зародыш — это эмбрионоподобная структура. Или, другими словами, мы можем назвать его моделью человеческого эмбриона. Он трехмерный, его архитектура прекрасна, и он очень эффективен для понимания причин невынашивания беременности во время имплантации. Но это не настоящий эмбрион.

Какой процесс этического утверждения вы прошли для этого исследования?

Все исследования на человеческих эмбрионах должны быть одобрены, и наша лаборатория имеет это разрешение на изучение человеческих эмбрионов до 14-го дня. Но для моделей стволовых клеток человеческого эмбриона, таких как созданная нами, исследования разрешены, потому что они не настоящие. эмбрионы человека; они модели человеческого эмбриона.

Это первый случай, когда синтетические модели человеческих эмбрионов были созданы из стволовых клеток?

Это не в первый раз. Несколько лет назад люди создали модели эмбрионов из стволовых клеток на более ранних стадиях развития, преимплантационная стадия. Наша модель отличается тем, что охватывает более поздние стадии развития человеческого эмбриона и содержит три линии, три ткани, которые очень важны в настоящее время.

Что вы надеетесь узнать из этих моделей?

Наша мотивация для создания этих моделей состоит в том, чтобы действительно понять этот черный ящик развития. Это время, когда эмбрион имплантируется, и мы его не видим, и очень сложно понять, как взаимодействуют ткани.

Семь лет назад мы опубликовали первое исследование развития эмбриона человека [outside of the uterus past] этап имплантацииТаким образом, мы впервые смогли увидеть реальный человеческий эмбрион, развивающийся посредством имплантации, и то, как развивались различные ткани в этом эмбрионе. Это натолкнуло нас на мысль, что мы могли бы вместо использования человеческих эмбрионов имитировать эту межклеточную связь со стволовыми клетками и изучать развитие человеческого эмбриона на модели, а не на реальном эмбрионе.

Почему я это делаю? Я очарован этой стадией развития, которую очень трудно понять. Прогнозируется, что 30 процентов беременностей прерываются вскоре после имплантации. Таким образом, эта модель позволит нам понять причины этой неудачи. Надеюсь, со временем мы сможем спасти жизни этих эмбрионов.