Ученые из Кембриджа создали в лаборатории модель человеческого эмбриона путем перепрограммирования стволовых клеток человека, опубликовав свою работу в журнале Nature. Это может помочь в исследованиях генетических заболеваний и в понимании того, почему и как не наступает беременность. Модель эмбриона представляет собой трехмерную структуру, которая повторяет некоторые процессы развития, происходящие в человеческих эмбрионах. "Наша эмбрионоподобная модель, созданная полностью из стволовых клеток человека, дает нам доступ к развивающейся структуре на стадии, которая обычно скрыта от нас из-за имплантации крошечного эмбриона в материнскую утробу", - сказала Магдалена Зерницка-Гоец, автор исследования. Она добавила: "Эта захватывающая разработка позволяет нам манипулировать генами для понимания их роли в развитии. Это позволит нам проверить функцию конкретных факторов, что трудно сделать в естественной среде".
В естественном развитии человека вторая неделя зародыша является важным периодом, когда эмбрион имплантируется в матку. Именно в это время происходит потеря многих беременностей. Это позволит ученым понять развитие человека и наблюдать процессы, которые никогда ранее не наблюдались. Понимание этих процессов развития позволит также выявить некоторые причины врожденных дефектов и заболеваний человека, а также разработать тесты для беременных женщин. До сих пор эти процессы можно было наблюдать только на животных моделях, используя, например, мышей. Правовые ограничения в настоящее время не позволяют культивировать естественные человеческие эмбрионы в лаборатории после 14-го дня развития. По мнению Зерницка-Гетц, эти модели могут имитировать некоторые аспекты развития человеческих эмбрионов, но они не могут и не будут развиваться до эквивалента постнатальной стадии человека.
В течение последнего десятилетия группа Зерницкой-Гоец в Кембридже изучала самые ранние стадии беременности, чтобы понять, почему некоторые беременности не удаются, а некоторые удаются. В 2021, а затем в 2022 году ее группа объявила в журналах Developmental Cell, Nature и Cell Stem Cell о том, что они наконец-то создали модель эмбрионов из стволовых клеток мыши, которые могут развиваться и формировать структуру, подобную мозгу, бьющееся сердце и основы всех других органов тела. Новые модели, полученные из стволовых клеток человека, не имеют мозга или бьющегося сердца, но они включают клетки, которые обычно формируют эмбрион, плаценту и желточный мешок, а также предшественников половых клеток (которые образуют сперматозоиды и яйцеклетки). Многие беременности заканчиваются неудачей в тот момент, когда эти три типа клеток, организующих имплантацию в матку, начинают посылать друг другу механические и химические сигналы, которые сообщают эмбриону, как правильно развиваться.
Существуют четкие правила, регулирующие моделирование человеческих эмбрионов на основе стволовых клеток, и все исследователи, проводящие работы по моделированию эмбрионов, должны сначала получить одобрение комитетов по этике. Журналы требуют подтвердить этическую экспертизу, прежде чем принять научные работы к публикации. Лаборатория Зерницкой-Гоец имеет такие разрешения.