Европейские ученые создали зародышевые структуры, имитирующие критическую, но достаточно сложной для понимания стадию развития человека.
Структуры, созданные из стволовых клеток и называемые гаструлоидами, являются первыми, которые формируют трехмерную модель, определяющую будущую форму тела человека. Гаструлоиды развивали рудиментарные компоненты сердца и нервной системы, но не имели компонентов для формирования мозга и других типов клеток, которые делали бы их способными стать жизнеспособным плодом. Это необходимо, чтобы обойти этические запреты на работу с эмбрионами.
Исследователи создают все более сложные искусственные структуры для изучения развития эмбрионов в лаборатории. Последний метод создания этих структур, опубликованный в журнале Nature today, может пролить свет на причины прерывания беременности и ранних нарушений развития, таких как врожденные пороки сердца и расщелина позвоночника.
Искусственные структуры позволяют избежать этических проблем при проведении исследований на человеческих эмбрионах. Но по мере того как структуры становятся более продвинутыми и похожими на жизнь, они также могут повлечь этические вопросы, говорят ученые.
Развитие эмбриона.
Человеческие эмбрионы совершают важный скачок в развитии на своей третьей неделе, когда в значительной степени однородный клубок клеток начинает дифференцироваться и развивать специфические характеристики частей тела, которыми они станут. Этот процесс, известен как гаструляция. Во время этого эмбрион удлиняется и устанавливает план тела с головой и хвостом, часто называемым осью голова к хвосту.
Но ученые никогда не видели этот процесс в действии. Отчасти это связано с тем, что во многих странах действуют правила, запрещающие выращивание эмбрионов в лаборатории для проведения исследований в течение 14 дней после зачатия.
За последние пять лет команда ученых использовала свой опыт создания гаструлоидов из эмбриональных стволовых клеток мыши для разработки структур с использованием клеток человека.
Команде потребовалось два года, чтобы выработать правильные условия. К ним относятся, начиная с компактной колонии, около 400 клеток. Значительным достижением стало то, что обработка их химическим веществом под названием Хирон ускорила их разработку. Затем исследователи разделили клетки и поместили их в в свою матрицу.
Если все сделано правильно, клетки развиваются в трехмерные структуры самостоятельно — а затем спонтанно имитируют процесс гаструляции, исследователи с тех пор сделал сотни человеческих гаструлоидов и говорят, что вероятность успеха почти 70%. Это очень простой процесс, потому что клетки сами выполняют всю работу.
Хотя гострулоиды демонстрируют некоторые ключевые особенности 21-дневного эмбриона, они достигают этой стадии всего через 72 часа и выживают не более 4 дней, прежде чем разрушаются сами по себе.
В ближайшие 5-10 лет ученые, возможно, смогут создавать клетки, которые будут имитировать плаценту. Они также ожидают увидеть гаструлоидов с бьющимися сердцами. В утробе матери сердце эмбриона начинает биться примерно в 22 дня. И хотя структуры необходимые для развития мозга, ещё не разработаны, ученые считают, что блокирование определенного молекулярного сигнала может позволить рудиментарному развитию нервной системы.
Такие эксперименты раздвинут этические границы и поставят вопрос о том, могут ли эти структуры развиться в жизнеспособные зародыши. По всей видимости, это необходимо для реального терапевтического использования этих технологий в рутинной практике.
Поэтому у человечества скоро встанет острый вопрос. Что для развития общества более важно. Этические соображения или развитие технологий, позволяющих лечить тяжелейшие неизлечимые сейчас заболевания и радикально продлить жизнь человека.
Будьте здоровы, друзья!