При культивировании эмбрионов млекопитающих необходимо учитывать видовую специфику. Существенные различия наблюдаются при культивировании зародышей даже таких близкородственных видов лабораторных животных, как мыши, крысы и хомячки. Для работы с эмбрионами мышей часто применяют такие среды, как BWW (среда для культивирования преимплантационных эмбрионов, названную по первым буквам ее создателей Biggers, Whitten и Whittingham), М-16, среда 199, KSOM, хотя эмбрионы мыши способны развиваться и во многих других средах. Если эмбрионы мышей могут развиваться и на самых простых культуральных средах, то для культивирования эмбрионов таких видов как крысы, хомячки и некоторых других млекопитающих со стадии зиготы до морулы желательно наличие в среде аминокислот, нуклеотидов и витаминов.
Для создания питательных сред различных видов лабораторных животных используют преимущественно принцип “let the embryo choose”. Это можно проиллюстрировать на истории создания сред для культивирования эмбрионов хомячков. При культивировании зародышей этого вида млекопитающих на средах, предназначенных для мышей, происходят блоки их развития на стадии 2-х и 4-х бластомеров. Полный блок развития возникает при одновременном присутствии в питательной среде глюкозы и фосфатов, однако, среда с глюкозой, но без фосфатов оказывает угнетающее действие на развивающиеся эмбрионы хомячков гораздо меньше.
Пользуясь принципом “let the embryo choose”, из среды для развития зародышей хомячков полностью удалили фосфаты, а содержание глюкозы существенно снизили, таким образом, появилась среда HECM-1 (hamster embryo culture medium) специально предназначенная для культивирования зародышей этого вида млекопитающих. Впоследствии, путем модификации, были получены различные варианты этой среды. Среды HECM-1, HECM-2 и HECM-4 содержат пируват, аминокислоты, витамины и поливиниловый спирт, что благоприятно сказывается на развитии эмбрионов хомячка. Среда HECM-9 содержит в своем составе, помимо перечисленных компонентов, таурин, который выполняет функцию осмолита, а также может быть использован эмбрионами в качестве регулятора энергетического обмена, при этом появляется возможность снизить содержание глюкозы в среде. Людвиг с соавторами также показали, что в качестве энергетического субстрата при культивировании зародышей хомячков фруктоза предпочтительней, чем глюкоза, что соответствует более ранним выводам о блокирующем влиянии глюкозы на развитие эмбрионов этого вида животных.
Исторически проблему культивирования зародышей крыс системно начали решать позже, чем проблему культивирования эмбрионов хомячков. Оказалось, что среды, которые используют для культивирования зародышей мышей, не подходят для крыс. В среде M-16, например, удается культивировать эмбрионы крыс со стадии зиготы до стадии 2-х клеток, после чего возникает блок и дальнейшего развития не происходит. Негативное влияние, вызывающее полную остановку развития эмбрионов крыс и хомячков, оказывают фосфаты, присутствующие во всех питательных средах, основанных на солевых растворах Эрла, Кребса-Рингера и Тироде. Полное удаление фосфатов из среды и снижение в ней содержания глюкозы способствует снятию блока с развивающихся эмбрионов крыс. Исходя из этого, на основе раствора Кребса-Рингера была создана специализированная среда R1ECM (rat 1-cell embryo culture medium) и впоследствии ее модификация (mR1ECM).
При культивировании зародышей крыс со стадии дробления до поздней бластоцисты эмбрионы активно потребляют не только глюкозу, но и пируват в качестве энергетического субстрата. Причем пируват интенсивно потребляется дробящимися зародышами до морулы, а глюкоза – со стадии морулы до образования бластоцисты, особенно в период формирования бластоцеля. Добавленные в питательную среду свободные аминокислоты могут использоваться клетками эмбриона в качестве энергетического ресурса, что позволяет удалить из среды глюкозу. При снижении концентрации глюкозы в культуральной среде понижается синтез лактата, что приводит к улучшению характеристик развития эмбрионов крыс на стадии образования бластоцисты.
Некой общей возможностью для культивирования in vitroпреимплантационных эмбрионов мышей, крыс и хомячков является модифицированный раствор Кребса-Рингера, из которого удалены фосфаты. Эта успешная попытка, выполненная более 30 лет назад, является хорошей основой для создания универсальной среды для культивирования всех трех перечисленных выше видов грызунов. Однако это направление еще нуждается в дальнейших экспериментах. Тем не менее, анализ литературы и опыт группы Амстиславского свидетельствует о том, что модифицированная среда R1ECM изначально созданная для культивирования преимплантационных эмбрионов крыс, может рассматриваться в качестве “универсальной”, так как на этой среде успешно развиваются как эмбрионы мышей и крыс, так и эмбрионы хомячков джунгарского и Кэмпбелла.
Исследования по культивированию преимплантационных эмбрионов проводят и на других видах млекопитающих, таких как куньи, кошачьи, псовые, крупный рогатый скот, приматы и другие. В основном, для подбора питательных сред, в данных случаях, используют принцип “let the embryo choose”. Все эти материалы, полученные на “животных-моделях”, учитываются и при создании сред для культивирования эмбрионов человека.
Поскольку традиционные среды, не содержащие факторы роста, являются субоптимальными для развития эмбрионов млекопитающих, делаются попытки их оптимизации путем добавления в них фетальной сыворотки, содержащей природный комплекс ростовых факторов. В некоторых случаях, например, с исследовательскими целями, в культуральные среды добавляют не сыворотку, а отдельные очищенные факторы роста или их комбинацию. Поскольку эти факторы в настоящее время начинают применять и при работе с зародышами человека, в частности в клиниках, занимающихся ЭКО, детальное изучение эффектов воздействия этих факторов на преимплантационные эмбрионы становится актуальной задачей.