Вчені створили клітинні маси зі стовбурових клітин, які викликають ознаки ранньої вагітності у макак. Бластоїди, як їх назвали вчені, можуть допомогти дослідникам зрозуміти розвиток людського ембріона без етичних дилем використання справжніх ембріональних клітин.

Механізми розвитку людського ембріона все ще в основному не вивчені через етичні труднощі пошуку та експериментування з людськими ембріонами. У лабораторіях дослідники і раніше створювали бластоїди — кулі клітин, які нагадують бластоцисти, скупчення клітин, що діляться, які утворюються приблизно через п’ять-шість днів після запліднення. Наприклад, у березні 2021 року команда під керівництвом Лекіана Ю, біолога розвитку з Південно-Західного медичного центру Техаського університету в Далласі, успішно створила бластоїди зі стовбурових клітин людини та розвивала їх протягом десяти днів у поживному середовищі.

Чжень Лю, біолог розвитку з Інституту неврології Китайської академії наук у Шанхаї, та його колеги зосередились на мавпах cynomolgus ( Macaca fascicularis ), інакше відомих як макаки, оскільки вони мають деякі біологічні подібності з людьми. У клітинній культурі дослідники піддавали стовбурові клітини ембріонів мавп впливу різних факторів росту, щоб вони могли диференціюватися на типи клітин, які зустрічаються в природних бластоцистах. Приблизно через тиждень стовбурові клітини сформували характерну сферичну структуру бластоцисти та диференціювалися на три лінії клітин, які закладають основу для формування тканин і органів.

Коли дослідники профілювали приблизно 6000 окремих клітин за допомогою секвенування одноклітинної РНК, вони виявили генетичні характеристики, подібні до тих, що спостерігаються в природних бластоцистах. Деякі клітини експресували гени, пов’язані з ентодермою — внутрішнім шаром, який згодом утворює слизову оболонку дихальних і шлунково-кишкових трактів, тоді як інші були збагачені генами, залученими до розвитку плаценти. Але бластоїди не були ідеальним відображенням природних бластоцист — деякі клітини неможливо було класифікувати, а деякі не експресували стільки білка, скільки очікувалося. На 15-й день дослідники могли побачити контури жовткового мішка, який забезпечує харчування до формування плаценти, і амніону, зовнішньої оболонки, яка оточує ембріон, що розвивається.

Потім Лю та його команда перенесли бластоїди в матку восьми мавп cynomolgus за допомогою лапароскопічної хірургії. Протягом семи-десяти днів після трансплантації у трьох мавп були гестаційні мішки — заповнені рідиною порожнини, які є першими ознаками, які можна побачити на УЗД під час вагітності. Імплантація також призвела до вивільнення гормонів вагітності прогестерону та хоріонічного гонадотропіну. Але вони були короткочасними, бластоїди та ознаки вагітності зникали через 20 днів.

Хоча бластоїди не були розроблені для того, щоб розвиватись в повноцінний ембріон, зрозуміло що для розвитку повноцінного ембріону потрібно щось більше аніж наявність правильних клітин та генів, кажуть дослідники. Моделі ембріонів, які розпадаються в утробі можуть дати розуміння факторів які призводять до викиднів та невдачі імплантації після ЕКО.

Моделі ембріонів на основі стовбурових клітин також можуть бути корисними для вивчення основ ембріогенезу. Маніпулюючи експресією генів або налаштовуючи сигнальні шляхи в бластоїдах, вчені могли б дослідити, які особливості необхідні для розвитку ембріона. Якщо ці моделі справді зазнають невдачі на цій стадії, науковці повинні визначити, які ще маркери потрібно шукати на ранніх стадіях.

За матеріалами: NATURE.COM