Ученые создают модели человеческих эмбрионов из стволовых клеток

Вторая неделя человеческого развития является решающей стадией, когда эмбрион закрепился в матке. Врожденные дефекты и генетические заболевания могут начать проявляться, и, к сожалению, на этом этапе многие беременности прерываются. Но это ключевое время остается в значительной степени неизученным учеными и врачами, поскольку эмбрион все еще слишком мал, чтобы наблюдать его у живых пациентов. Пожертвования от пациентов, перенесших ЭКО, доступны для изучения, но в ограниченном количестве и подпадают под строгие этические нормы.

Теперь ученые из Кембриджа и Калифорнийского технологического института разработали новые 3D-модели человеческих эмбрионов, выращенных из стволовых клеток, которые имитируют развитие между 9 и 14-м днями таким образом, что их можно легко изучить в лаборатории. Ранее это окно можно было изучить только в клетках животных.

«Наша модель, похожая на человеческий эмбрион, полностью созданная из человеческих стволовых клеток, дает нам доступ к развивающейся структуре на стадии, которая обычно скрыта от нас из-за имплантации крошечного эмбриона в матку матери», — рассказывает профессор Магдалена Зерницка-Гетц, ведущий автор исследования. «Эта захватывающая разработка позволяет нам манипулировать генами, чтобы понять их роль в развитии модельной системы. Это позволит проверить действие определенных факторов, что трудно сделать в естественном эмбрионе».

Модели содержат большинство клеток, необходимых для создания человеческого эмбриона, в том числе предшественники зародышевых клеток, которые в конечном итоге сформируют собственные сперматозоиды или яйцеклетки. Они также содержат клетки, поддерживающие эмбрион, в том числе те, которые формируют плаценту, желточный мешок и амниотический мешок.

По этическим причинам у моделей отсутствует мозг и бьющиеся клетки сердца, поэтому они не могут развиваться дальше 14-дневной отметки. Это необходимо для соблюдения действующих законодательных ограничений на культивирование человеческих эмбрионов в лаборатории.

Эта веха является кульминацией десятилетней работы Зерницкой-Гетц и ее команды по постепенному улучшению моделей мышиных эмбрионов. Другие исследователи, в том числе группа из Института науки Вейцмана в Израиле, также довели модели эмбрионов мышей до состояния, когда клетки сердца бьются.

Растущий объем работы нескольких команд в этой области может помочь улучшить показатели жизнеспособности пар, желающих зачать ребенка, улучшить лечение генетических заболеваний и выращенные в лаборатории органы для трансплантации.

Новое исследование опубликовано в журнале Nature.