В марте прошлого года мы сообщали о новаторском эксперименте израильских ученых, которым удалось вырастить эмбрионы мышей в искусственных матках. Теперь та же команда исследователей пошла еще дальше – они вырастили мышиные эмбрионы, развившие органы без использования спермы. Ученые сделали это, используя только стволовые клетки.
Используя лишь стволовые клетки кожи, израильские ученые вырастили мышиные эмбрионы с бьющимся мозгом и сердцем, состоящим из более миллиона клеток. Результаты исследования по этой теме были опубликованы в понедельник в научном журнале Cell.
Одна треть типичной беременности мыши
Благодаря работе коллектива проф. Джейкоб Ханна из Научного института Вейцмана первым получил эмбрионы любого вида на столь продвинутой стадии развития, используя только стволовые клетки.
Восемь дней, в течение которых развивались эмбрионы, составляют примерно одну треть типичной беременности мыши. Раньше можно было добиться только стадии бластоцисты. Это «скопление клеток», состоящее из трофобласта, единственного слоя клеток вокруг периферии эмбриона, образующего плаценту, и зародышевого узла, из которого, после успешного развития, будет сформирован плод. Эмбрионы, используемые для ЭКО, находятся на стадии бластоциста.
По мнению экспертов в СМИ, подобным образом – с помощью стволовых клеток кожи – можно было бы нравственно получить замену человеческих органов для трансплантации в будущем, не используя сперматозоиды или яйцеклетки.
Особая система
Как отметил проф. Ханна, в заявлении для The Times of Israel, полученные им эмбрионы напоминают обычные эмбрионы, но не пригодны для имплантации. Возможно, в будущем пациенты смогут пожертвовать клетки кожи или крови для создания искусственных эмбрионообразных структур, которые, в свою очередь, смогут обеспечить клетки, необходимые для роста органов.
Ключом к достижению для Анны есть специальная система инкубации. Каждый эмбрион содержится в бутылке с жидкостью – возвращается, чтобы он не прилипал к ней. Инкубатор обеспечивает условия развития эмбриона: достаточный уровень кислорода, давление и температуру. Жидкость, разработанная в той же лаборатории, снабжает эмбрионы необходимыми питательными веществами, гормонами и сахаром.
За ними уже давно наблюдают
В марте 2021 года лаборатория Ханны использовала инкубатор для выращивания – начиная с 250-клеточных эмбрионов – плодов мышей, которые имели полностью сформированные органы. Для этого использовались искусственные матки. Мы писали об эксперименте здесь.
«Различие между этим исследованием и тем, чего мы достигли сейчас, состоит в том, откуда берутся эмбрионы», – объяснила Ханна. – В предварительном исследовании это были природные эмбрионы, полученные из яйцеклеток, оплодотворенных спермой. Сейчас эмбрионы создают только из стволовых клеток, сказал он.
“В предварительном исследовании мы спрашивали, что произойдет, если взять только стволовые клетки и поместить их в эту машину”, – добавила Ханна. – Теперь мы знаем ответ: эмбрионы с ранними органами, включая ранний мозг, бьющееся сердце, стволовые клетки крови. Они даже имитируют весь эмбрион и окружающие его ткани включают плаценту и желточный мешок. Никто никогда не создавал продвинутых эмбрионов из стволовых клеток, потому это важно. Это позволит нам лучше понять стволовые клетки и органы млекопитающих и, вероятно, будет иметь практическое значение в будущем, пояснил он.
В дальнейших экспериментах ученые планируют изучить химические сигналы, заставляющие эмбриональные клетки превращаться в один тип ткани вместо другого. Как сказала Ханна, они хотят получить ответ на вопрос о том, что заставляет одни стволовые клетки строить и формировать нервную трубку, а другие в конце концов дифференцируются в выстилающие кишечник клетки.
«Наша следующая задача – понять, как стволовые клетки знают, что делать – как они соединяются в органы и находят путь к назначенным местам в эмбрионе», – сказала Ханна. “И поскольку наша система, в отличие от матки, прозрачна, она может оказаться полезной для моделирования врожденных дефектов и имплантации человеческих эмбрионов”, – добавил он.
Основной источник фото: Shutterstock