Эмбрион впервые вырастили вне утробы матери

Эмбрион впервые вырастили вне утробы матери

Биологам впервые удалось вырастить в пробирке эмбрионы, достигшие стадии внедрения в стенку матки. До этого исследователи получали зародышевые тельца, которые не развивались дальше этого этапа. Теперь специалисты могут создавать удобные платформы для изучения развития животных и человека, а также решить проблемы разработки искусственной утробы.

«Лента.ру» рассказывает о научной работе ученых из Кембриджского университета, опубликованной в журнале Science.

Развитие позвоночных животных от одной клетки до многоклеточного организма — процесс очень сложный. В нем несколько стадий, в результате которых формируются различные группы влияющих друг на друга клеток. Хотя во всех одна и та же ДНК, от их местоположения в зародыше зависит то, какие гены будут активными. Это, в свою очередь, определяет функции клеток в тканях формирующегося организма.

У млекопитающих развитие эмбриона может происходить как в теле матери, так и в яйце (у ехидны и утконоса). Зародыш возникает при оплодотворении ооцита (яйцеклетки). После этого происходит ее дробление — ряд делений с образованием все более мелких клеток (бластомеров). В результате формируется морула — шар, все внутреннее пространство которого заполнено 16-ю бластомерами.

За стадией морулы следует стадия бластоцисты. Бластомеры продолжают делиться, все более уплотняясь и образуя полую сферу. В ней запускается процесс дифференцировки клеток, и образуются два типа клеток: трофобласт, формирующий внешний слой бластоцисты, и эмбриобласт (внутренняя клеточная масса), находящийся внутри нее. Эмбриобласт создает компактное образование у одного из полюсов бластоцисты.

На стадии бластоцисты в клетках зародыша происходят процессы, которые устанавливают оси симметрии, а также регулируют экспрессию генов, что на следующих этапах приведет к формированию различных тканей. Эмбрион, который ранее напоминал сферу, становится асимметричным. Трофобласт дает начало экстраэмбриональным (внезародышевым) тканям, из которых затем образуются плацента, желточный мешок и амнион. Из эмбриобласта развиваются еще две группы клеток — эпибласт и гипобласт.

Из эпибласта в итоге формируется тело будущего организма. Однако это происходит только при том условии, что клетки данной группы взаимодействуют с внезародышевыми тканями. Гипобласт способствует образованию некоторых внезародышевых структур, в том числе примитивной энтодермы, которая дает потом висцеральную энтодерму, окружающую эпибласт и выполняющую регуляторные функции.

После того как бластоциста внедряется в слизистую матки в процессе беременности, структура зародыша меняется, постепенно усложняясь. Клетки эпибласта упорядочиваются, образуя форму розетки. Внутри возникает полость. Трофобласт в это время превращается во внезародышевую эктодерму (ExEc), в которой также есть полость. В конце концов обе полости соединяются. Кроме того, возникают мезодерма и первичные половые клетки, образуется зародышевый цилиндр.

Эпибласт состоит из эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), способных дифференцироваться в три зародышевых листка: эктодерму, мезодерму и энтодерму. Клетки этих трех слоев — плюрипотентные, то есть могут превратиться во все типы клеток взрослого организма. Именно поэтому ЭСК используются для создания зародышеподобных структур — эмбриоидов. Они помогают понять механизмы развития плода, однако проблема в том, что в них не воспроизводятся процессы, протекающие in vivo (в живом организме) после внедрения в стенку матки.

Ученые решили убедиться в том, что внезародышевые ткани обеспечивают дальнейшее развитие эмбриона, проведя соответствующие эксперименты in vitro (в пробирке). Взяли эмбриональные стволовые клетки и небольшие группы стволовых клеток из трофобласта (ТСК) — предшественников клеток внезародышевых органов. Из них были получены клеточные культуры, имитирующие взаимодействие эпибласта с трофобластом. Связи между клетками осуществлялись через трехмерные внеклеточные структуры из коллагенового матрикса «Матригель».

Матрикс заменял в культуре примитивную энтодерму, обеспечивая поляризацию клеток эпибласта и формирование полости. Оказалось, что в этих условиях ЭСК и ТСК образовывали форму, напоминающую зародышевый цилиндр и характерную для эмбрионов мышей после имплантации. Однако была не только внешняя схожесть. Тщательный анализ морфологии, размера, числа клеток и активности генов, характерных для определенных клеточных линий, показал, что в эмбрионах как in vivo, так и in vitro присутствовали отдельные структуры, полученные из стволовых клеток эпибласта и трофобласта.

Исследователи выделили несколько этапов развития зародыша в пробирке. Сначала наблюдается спонтанная самоорганизация, которая приводит к поляризации клеток и образованию полостей внутри эмбриональной и экстраэмбриональной частей зародыша. Затем полости объединяются в один большой эквивалент проамниотической полости. Потом две группы стволовых клеток взаимодействуют через сигнальный путь Nodal. Сигналами служат белки, участвующие в эмбриональной индукции; они направляют развитие отдельных частей зародыша — например, способствуют формированию нервной системы. Все завершается выделением костного морфогенетического белка, который индуцирует образование клеток, напоминающих первичные половые клетки.

Результаты исследования важны для решения проблемы создания искусственной утробы. В этом устройстве можно было бы вынашивать зародыши без участия живого существа. Однако до сих пор известны не все факторы, влияющие со стороны организма матери на дифференцировку клеток. Например, пока совершенно непонятна роль имплантации бластоцисты. Культивирование плодов in vitro в постимплантационный период невозможно без изучения того, что происходит с клетками зародышей в этот период. Новые эмбриоиды позволят проводить соответствующие исследования.

Последние новости
Телевизор восстал против Зеленского: Портников назвал причины бунта в Новых Санжарах

Телевизор восстал против Зеленского: Портников назвал причины бунта в Новых…

Портников указал на причины протестов в Новых Сажарах
В работе Instagram произошел сбой

В работе Instagram произошел сбой

Почти 60% пользователей пожаловались на работу ленты.
Миллиард смартфонов оказались под угрозой взлома

Миллиард смартфонов оказались под угрозой взлома

Kr00k позволяет взламывать гаджеты через Wi-Fi.
Генсек ОБСЕ дал свою трактовку «Формулы Штайнмайера»

Генсек ОБСЕ дал свою трактовку «Формулы Штайнмайера»

Генеральный секретарь ОБСЕ Томас Гремингер уверен в стабилизирующем влиянии «Формулы Штайнмаера» на урегулирование ситуации на Донбассе
Украина вошла в тройку лидеров по поставкам мяса птицы в ЕС

Украина вошла в тройку лидеров по поставкам мяса птицы в…

Украина экспортировала в ЕС 134 262 тонн мяса птицы.
Украина может вступить в НАТО с оккупированными территориями — Кулеба

Украина может вступить в НАТО с оккупированными территориями — Кулеба

Оккупация Россией Крыма и Донбасса не помешает Украине вступить в НАТО, считает Кулеба
Ученые нашли общее заболевание человека и динозавра

Ученые нашли общее заболевание человека и динозавра

Стало известно, что динозавры болели тем же заболеванием, что и люди
Загороднюк прокомментировал слухи о своей отставке

Загороднюк прокомментировал слухи о своей отставке

Загороднюк готов написать заявление об отставке, если так скажет Зеленский
В Киеве «заминировали» Дворец Спорта: людей эвакуируют

В Киеве «заминировали» Дворец Спорта: людей эвакуируют

Во Дворце Спорта проходит форум DreamBIG Forum.
Путин придумал новые долговые претензии к Украине на 16 миллиардов

Путин придумал новые долговые претензии к Украине на 16 миллиардов

Глава Кремля припомнил, что Россия якобы закрыла внешний долг Украины
Назван способ продлить жизнь на несколько лет

Назван способ продлить жизнь на несколько лет

Контроль за кровяным давлением поможет продлить жизнь.
Bentley сделает второй за 90 лет двухместный автомобиль

Bentley сделает второй за 90 лет двухместный автомобиль

Bentley Bacalar представят на Женевском автосалоне в начале марта
Переговорщик ЕС выдвинул Британии новое условие

Переговорщик ЕС выдвинул Британии новое условие

Британия должна принять основные стандарты Евросоюза.
МИД подтвердил заражение украинки коронавирусом

МИД подтвердил заражение украинки коронавирусом

В Италии украинка заболела коронавирусом
Ющенко лишили звания и доплат из-за плагиата

Ющенко лишили звания и доплат из-за плагиата

МОН уличило Ющенко в плагиате
Опубликовано видео масштабного пожара в Киеве: все окутал черный дым

Опубликовано видео масштабного пожара в Киеве: все окутал черный дым

26 февраля в гаражном кооперативе на Троещине произошел масштабный пожар
В «Слуге народа» предложили оставить обучение на русском в школах и ВУЗах

В «Слуге народа» предложили оставить обучение на русском в школах…

Законопроект "Об образовании" в парламент подали народные депутаты Максим Бужанский и Олег Волошин
Южная Корея и США отложили военные учения из-за коронавируса

Южная Корея и США отложили военные учения из-за коронавируса

Военные учения были запланированы на март.
Чиновникам Януковича могут выплатить компенсации

Чиновникам Януковича могут выплатить компенсации

Чиновников Януковича могут восстановить в должностях и выплатить моральную компенсацию
Тимошенко: президент просто хочет изменить «бояр» в правительстве

Тимошенко: президент просто хочет изменить «бояр» в правительстве

Смена премьер-министра не приведет к положительным сдвигам в стране, заявила Тимошенко.
Разработана уникальная методика лечения диабета

Разработана уникальная методика лечения диабета

Сахарный диабет будут лечить стволовыми клетками.
Оржель рассказал об угрозе теплой зимы для урожая в Украине

Оржель рассказал об угрозе теплой зимы для урожая в Украине

Оржель объяснил, как теплая зима повлияет на урожай в стране
Найдена самая дорогая недвижимость Европы

Найдена самая дорогая недвижимость Европы

Вилла Palais Bulles модельера Пьера Кардена оценена в рекордные 305 млн фунтов стерлингов.
Реванш Антимайдана начался в 2014-м: Арестович назвал главную ошибку Порошенко

Реванш Антимайдана начался в 2014-м: Арестович назвал главную ошибку Порошенко

Эксперт подчеркнул, что из-за ошибки Порошенко Антимайдан еще "возьмет свое"
Саммит Совета Европы перенесли из Грузии во Францию

Саммит Совета Европы перенесли из Грузии во Францию

Саммит комитета министров ЕС состоится в мае в Страсбурге.
В «Нафтогазе» озвучили, сколько украинского газа Россия присвоила после аннексии Крыма

В «Нафтогазе» озвучили, сколько украинского газа Россия присвоила после аннексии…

Стало известно, сколько газа потеряла Украина от оккупации Россией Крымского полуострова
ЕС готовит санкции против России и Китая — Bloomberg

ЕС готовит санкции против России и Китая — Bloomberg

Санкции будут введены за кибератаки.
Facebook ужесточил правила рекламы по коронавирусу

Facebook ужесточил правила рекламы по коронавирусу

Запрещена реклама продуктов, которые предлагают лечение от коронавируса.
Стало известно, сколько украинцы тратят на регистрацию брака

Стало известно, сколько украинцы тратят на регистрацию брака

Самая простая церемония стоит 85 копеек, а вот торжественная обойдется куда дороже
Трамп и Джонсон могут посетить Украину перед Днем победы в РФ, — The Guardian

Трамп и Джонсон могут посетить Украину перед Днем победы в…

Лидеры Запада думают, как почтить память победы над фашистами, не поддержав российскую агрессию против Украины
Читай также