Зародыш, собранный из стволовых клеток, заставил обезьян почувствовать себя беременными.

Сотрудники Института нейробиологии Китайской академии наук пересадили искусственного эмбриона макакам-крабоедам, и пересадили успешно: эмбрионы имплантировались в матки обезьян. Правда, ненадолго — дойти в развитии до более или менее поздних стадий у них не получилось, чего, наверное, и следовало ожидать от искусственных зародышей. Искусственность их была в том, что их буквально собрали из стволовых клеток обезьян. Это не первый эксперимент такого рода: два года назад мы писали про аналогичные исследования с человеческими стволовыми клетками. Но продолжать опыт с человеческими клетками нельзя — пересаживать человеческие зародыши нужно тоже человеку, и здесь возникают непреодолимые этические проблемы. Обезьяны же дают шанс увидеть, как идёт развитие зародыша, который более всего похож на человеческий.

Зародыш-бластоид, созданный из стволовых клеток макаки-крабоеда. (Фото: Zhen Liu / Institute of Neuroscience, Chinese Academy of Sciences)

Исследователи превращали группу эмбриональных стволовых клеток в бластоид — лабораторный вариант бластоцисты. Бластоцистой называют одну из ранних стадий зародышевого развития, которая наступает через несколько дней после оплодотворения. Зародыш на стадии бластоцисты представляет собой микроскопический пузырёк, состоящий из клеток трёх типов. Клетки одного типа потом дадут тело эмбриона, а клетки двух других типов разрастутся в зародышевые оболочки и вспомогательные зародышевые органы.

Понятно, что при оплодотворении всё образуется из одной-единственной оплодотворённой яйцеклетки. При этом клетки зародыша, очевидно, влияют друг на друга разнообразными молекулярными сигналами, и принимают множество таких же сигналов от материнского организма. Пытаясь превратить кучку стволовых клеток в бластоцисту, можно многое узнать о тех сигналах, которые управляют развитием зародыша. И если эти сигналы мы воспроизведём достаточно точно, зародыш проживёт сравнительно долго.

На сей раз исследователям удалось так удачно подобрать условия развития, что обезьяньи зародыши продвинулись в развитии дальше, чем в других похожих экспериментах. В статье в Cell Stem Cell говорится, что бластоцисты (точнее, бластоиды) прошли через гаструляцию — важный этап в развитии, когда клетки будущего тела эмбриона расходятся по трём группам, или трём зародышевым листкам, называемым эктодермой, мезодермой и энтодермой. Зародышевые листки как бы делят между собой все будущие органы и ткани (например, из клеток эктодермы получится вся нервная система, органы чувств и некоторые элементы пищеварительной системы). До сих пор в лабораторных бластоидах в том или ином зародышевом листке не хватало клеток, а для правильного развития их должно быть определённое количество и между собой они должны быть в определённом балансе. Сейчас как раз удалось достичь нужного количества и баланса, правда, сами авторы отмечают, что их бластоиды всё-таки отличаются от натуральных: активность генов в некоторых клетках не дотягивает до той, которая должна быть, и ещё в них обнаружились клетки с непонятными признаками, не принадлежащие ни к какой группе.

Через две недели у искусственных зародышей появились признаки амниотического пузыря и желточного мешка, который питает зародыш до того, как сформируется плацента, и питательные вещества пойдут к нему от матери. А у некоторых зародышей возникло что-то вроде самой-самой первой разметки тела, когда в нём можно различить верхнюю сторону, нижнюю, правую и левую.

Часть зародышей-бластоидов через семь дней лабораторного развития пересадили макакам. В течение недели–полутора у макак появились признаки того, что зародыш имплантировался в матку. При ультразвуковом исследовании у обезьян можно было увидеть плодные оболочки, а в крови у них характерным образом повышался уровень прогестерона и хорионического гонадотропина (собственно, по хорионическому гонадотропину в крови и в моче беременность и определяют). Через двадцать дней все признаки беременности исчезли вместе с зародышами. Тем не менее, всё же удалось воспроизвести важнейшие этапы раннего эмбрионального развития, и в перспективе, манипулируя генами такого зародыша или посылая ему разные химические сигналы, можно будет понять, от чего возникают аномалии развития, как на зародыш влияют разные факторы и ещё множество других вещей.