С помощью стволовых клеток удалось получить «урезанную» модель гаструлы — ключевого этапа эмбрионального развития, изучение которого на настоящих эмбрионах практически запрещено.
©University of Cambridge
После слияния сперматозоида с яйцеклеткой образуется бластоцист, еще больше похожий на пузырек, чем на будущего человека. Примерно на 14-й день он вытягивается, впячивается и превращается в гаструлу — «мешочек» из нескольких слоев клеток. В это время задается ось тела, определяются его передняя и задняя стороны, происходит разделение клеток трех базовых линий, которые в будущем сформируют различные органы и ткани тела.
Однако ученые ни разу не наблюдали этот важнейший этап развития эмбриона: выращивание их в лаборатории не только крайне сложно технически, но и считается этически неприемлемым. Поэтому до сих пор гаструляция изучалась на клетках животных, например мышей.
А несколько лет назад с помощью тех же мышиных моделей было показано, что процесс гаструляции можно запустить в «пузырьке» из нескольких сотен обычных стволовых клеток. Для этого их обрабатывали набором молекул, активирующих сигнальный путь Wnt, который регулирует эмбриональное развитие и дифференциацию — «созревание» клеток, — получив «гаструлоиды», аналоги полноценных гаструл.
Развивая эту работу, Альфонсо Мартинес-Арья (Alfonso Martinez-Arias) из Кембриджского университета и его коллеги применили такой подход к стволовым клеткам человека. В статье, опубликованной в журнале Nature, ученые сообщают, что на третьи сутки у бесформенных многоклеточных пузырьков появились ясно обозначенная ось и направление «тела». Генетический анализ показал, что клетки разделились на три линии (зародышевых листка) — как у настоящего эмбриона к 18-21 дню развития.
Вместе с тем биологи не позволили дифференцироваться клеткам, которые должны были дать начало мозгу, а также клеткам, за счет которых эмбрион внедряется в стенку матки и затем формирует плаценту. Видимо, поэтому на третий день гаструлоиды прекратили развитие и схлопнулись под собственным весом.
Однако главное было достигнуто. Специалисты по биоэтике единодушно признают, что гаструлоиды, не способные продолжить рост и развитие, не подчиняются «правилу 14 дней» и могут служить приемлемыми упрощенными моделями полноценных гаструл. Таким образом, ученые получили совершенно новый метод для исследования ключевого этапа эмбрионального развития, прежде недоступного для таких работ.
