Когда эмбрион начинает формироваться, он состоит из стволовых клеток, способных стать любой частью тела, от мозгового вещества до костной ткани. Стволовые клетки человека начинают выполнять эти специфические функции во время процесса, называемого гаструляцией, который начинается на третьей неделе после оплодотворения. Именно в этот период клетки эмбриона начинают группироваться в определенные области.
До сих пор этот процесс оставался для исследователей «черным ящиком», недоступным для непосредственного наблюдения, так как согласно правилам этики стволовые клетки можно выращивать искусственно только в течение двух недель (в мае 2021 Международное общество исследований стволовых клеток отменило это правило, но оно сохраняется в отдельных лабораториях). Также невозможно наблюдать гаструляцию во время беременности.
До сих пор ученые полагались на образцы мышей и нечеловеческих приматов, чтобы лучше понять гаструляцию, хотя степень сходства этого процесса у людей и мышей всегда вызывала сомнения. И вот недавно им удалось получить редкий образец эмбриона именно на этом этапе развития.
»Большинство женщин даже не знали бы, что они беременны в течение 16 дней после оплодотворения, — рассказывает автор исследования Шанкар Шринивас из Оксфордского университета, — но эта женщина знала, и после прерывания беременности пожертвовала образец науке».
Команда Шриниваса препарировала образец донорского человеческого эмбриона, а затем использовала процесс, называемый секвенированием одноклеточной РНК, чтобы определить, какие гены были активны в каждой из более чем 1000 отдельных клеток. Полученная карта показывает, какие клетки были активированы, чтобы взять на себя определенные роли, и где они находились в недельном эмбрионе.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, предоставляют данные о том, как происходит трансформация стволовых клеток.
Верхний (левый) и боковой (правый) вид эмбриона во время гаструляции. (Тайсер и др., Природа, 2021)
Сопоставляя полученные результаты с наблюдениями за эмбрионами мышей, исследователи обнаружили больше сходств, чем различий. «Мышь на самом деле очень хорошая модель человека», — говорит Шринивас. Но были и ключевые отличия, такие как наличие протокровных клеток у людей гораздо раньше, чем у мышей.
Также было обнаружено, что в то время, как эмбрионы мышей на этой стадии начали бы развивать нервную систему, в образце человека такого материала не было. Ученые надеются, что это открытие полностью отменит 14-дневный лимит на культивирование эмбрионов для исследования, который сохраняется еще в некоторых лабораториях, чтобы полностью исключить изучение эмбриона с зачатками нервной системы.
Эксперты считают новое исследование огромной вехой в области биологии развития.
18.11.2021
Константин Тимофеев
Нет комментариев