На что похожи и на что способны пять искусственных зародышей человека

N+1Наука

Людьми вырастут?

На что похожи и на что способны пять искусственных зародышей человека

Полина Лосева

Сорок лет назад британские биоэтики постановили: не стоит выращивать человеческие эмбрионы in vitro дольше 14 дней. Эмбриологи тогда спорить не стали — ни у кого и так не получалось продержать зародыш в лаборатории дольше недели. С тех пор техники культивирования изменились, и вот уже целых пять исследовательских групп одновременно подошли к границе 14 дня вплотную. Правда, неясно, нарушили они установившееся правило или нет — и как это правило теперь вообще применять.

Двухслойный стандарт

Через две недели после оплодотворения человеческий зародыш все еще сложно увидеть невооруженным глазом — он размером в десятую часть миллиметра. Но еще сложнее разглядеть в нем будущего человека. Бóльшую часть бугорка, прикрепившегося к матке, занимают внезародышевые ткани — то есть структуры, которые обеспечивают существование человека внутри матери и не имеют никакого отношения к его жизни после появления на свет.

Больше всего места занимает трофобласт — самый внешний из внезародышевых слоев. Рыхлое скопление клеток, которое врастает в стенку матки и образует там «детскую» часть плаценты. Внутри трофобласта — полость хориона, крупный пузырь с жидкостью. Дальше — два пузыря поменьше, амнион (в ходе развития он разрастется в самую крупную из зародышевых оболочек) и желточный мешок (он со временем станет частью кишечника). Между ними зажат, собственно, зародыш — два слоя клеток. В нем еще нет ни органов, ни тканей, ни даже осей тела. Можно распознать только верх и низ (будущие спина и живот): верхний гипобласт помогает строить амнион, нижний эпибласт врастает в желточный мешок.

3310c7a71428bb738386fa0004d9ebda.png
Так выглядит эмбрион по прошествии первых двух недель развития. Зародыш — два слоя в центре: фиолетовый эпибласт и синий гипобласт. Все остальное — вспомогательные ткани: над двухслойным диском — амнион, под ним — желточный мешок, вокруг них, с оранжевой стенкой — полость хориона, а снаружи, обозначенный синим и голубым — трофобласт. Sabitri Ghimire et al. / Developmental Biology, 2021

В начале третьей недели развития в эпибласте должно возникнуть углубление — первичная полоска. Она тянется вдоль всего эмбриона и позволяет увидеть, где будут голова и хвост, а также правая и левая стороны. Через углубление первичной полоски клетки мигрируют между слоями, образуя третий слой зародыша (это называют гаструляцией). После этого можно считать, что прообраз человека готов. У него уже есть три оси тела и три слоя, из которых можно это тело собрать. Из верхнего слоя получится кожа и нервная система, из нижнего — кишечник и внутренние органы, а из среднего произойдут мышцы и скелет.

d751d9a7ac4faa44647d31c2168e08de.png
Схема гаструляции на поперечном срезе. Из эпибласта (синий) в пространство над гипобластом (зеленый) выселяются клетки (красный), образуя промежуточный слой тела. Sabitri Ghimire et al. / Developmental Biology, 2021

Зародыш на этой стадии не может разделиться на двух полноценных близнецов, в лучшем случае получатся сиамские. Исходя из этого и некоторых других соображений, в 1984 году британская Комиссия по исследованию человеческого оплодотворения и эмбриологии предложила останавливать все эксперименты с человеческими зародышами на 14 день развития или на стадии первичной полоски (этому посвящен наш материал «14 дней спустя»).

Это правило соблюдается и сейчас: где-то оно вошло в законодательство, где-то осталось на уровне рекомендации от научного сообщества. Правда, в 2021 году ученые признали, что однажды из этого правила придется сделать исключения — чтобы исследовать этапы развития человека, которые невозможно пронаблюдать на реальных эмбрионах. Но до сих пор никто на это не решился. Более того, до недавнего времени никто не мог вырастить даже двухнедельный эмбрион.

На шаг ближе

Это тем удивительнее, что сам по себе зародыш до гаструляции устроен предельно просто: всего два слоя клеток и никакой, казалось бы, сложной топологии. Причем на мышиных зародышах, у которых ранние стадии развития устроены примерно так же, эмбриологи продвинулись куда дальше — и дорастили их до стадии, на которой появляются предшественники нервной системы и бьется аналог сердца (у человека это происходит к концу третьей недели эмбриогенеза).

С людьми оказалось сложнее — по двум причинам. Первая состоит в том, что ученые пытаются обойтись без половых клеток (поскольку, в отличие от сперматозоидов, яйцеклетки добывать довольно сложно, а выращивать искусственные мы пока не умеем). А значит, нужно научиться собирать эмбрионы из стволовых клеток — и проверить, что они развиваются, как настоящие.

Такие эмбрионы уже несколько лет как существуют (о них читайте в материале «Здравствуй, гхола!»). Но растить их дольше недели сложно, потому что — и здесь возникает вторая причина неудач — зародыш должен имплантироваться в стенку матки. А искусственную матку до сих пор тоже никто не придумал. То есть нужно каким-то образом имитировать весь набор сигналов, которые эмбрион мог бы получать от матери, — механические, химические и клеточные — или научиться обходиться без них.

Теперь сразу пять групп ученых показали, как это могло бы работать. Китайские ученые из группы Ли Тяньцина (Tianqing Li) из Куньминского университета науки и технологий взяли эмбриональные стволовые клетки (это культура клеток из эмбриона на стадии нескольких дней развития), разделили на две группы и обработали первую одними сигнальными веществами, чтобы клетки остались «наивными», а вторую — другими, чтобы клетки превратились в аналог трофобласта. Затем все клетки смешали, и они образовали трехмерные шарики. Ли и коллеги назвали их Е-ассемблоидами (где Е обозначает «эмбрионоподобные»).

8a248fbebdfe9f2ebf5db4519f22149c.jpg
Е-ассемблоиды. Сверху: ассемблоиды с двумя полостями. ACLS — подобие амниона, YSLS — аналог желточного мешка. Снизу: схема ассемблоидов и типы клеток, которые Ли и коллеги обнаружили в них на восьмой день в культуре: AME — стенка амниона, EPILC — аналог эпибласта, AVE — передняя часть гипобласта, PSLC — аналог клеток первичной полоски, PGLC — аналог предшественников половых клеток. Zongyong Ai et al. / biorxiv, 2023 Zongyong Ai et al. / biorxiv, 2023

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Биомаркеры болезней сердца предсказали риск возникновения рака Биомаркеры болезней сердца предсказали риск возникновения рака

Какие биомаркеры сердечно-сосудистых заболеваний могут ускорять развитие рака

N+1
Как 22-летняя певица из России Alizade покорила Турцию и продолжает покорять мир Как 22-летняя певица из России Alizade покорила Турцию и продолжает покорять мир

Почему Alizade пророчат мировую славу?

Forbes
Археологи раскопали традиционный женский убор летописной муромы Археологи раскопали традиционный женский убор летописной муромы

Что археологи нашли в могильнике летописной муромы

N+1
Затратная болезнь: как в России противостоят гриппу птиц Затратная болезнь: как в России противостоят гриппу птиц

Во сколько обходится производству многолетняя борьба с птичьим гриппом

Forbes
Помело: польза, вред, как есть и что приготовить — рецепт шеф-повара Помело: польза, вред, как есть и что приготовить — рецепт шеф-повара

Чем полезно помело и как правильно его есть?

РБК
Древние египтяне пили галлюциногены с человеческой кровью! Вот как ученые узнали об этом Древние египтяне пили галлюциногены с человеческой кровью! Вот как ученые узнали об этом

Необычный коктейль готовили люди, поклонявшиеся божеству по имени Бес

ТехИнсайдер
6 отличных хорроров, снятых в России 6 отличных хорроров, снятых в России

Наши авторы сериалов и фильмов потихоньку набили руку на хоррорных историях

Maxim
«Она Стас Михайлов для девчонок»: продюсер Пашу заявил, что Анна Asti поет для «обиженных разведенок» «Она Стас Михайлов для девчонок»: продюсер Пашу заявил, что Анна Asti поет для «обиженных разведенок»

Пашу оценил популярность бывшей солистки группы Artik & Asti

VOICE
Единицы измерений, связанные с телом человека, возвращаются. Зачем сажени и пяди нужны дизайнерам Единицы измерений, связанные с телом человека, возвращаются. Зачем сажени и пяди нужны дизайнерам

Почему дизайнеры все чаще используют меры длины, связанные с телом?

ТехИнсайдер
Поехали! Поехали!

Как сделать из катания на роликах грамотную тренировку?

Лиза
Знакомства в интернете: 9 способов привлечь к себе внимание Знакомства в интернете: 9 способов привлечь к себе внимание

Как выделиться в интернете, чтобы привлечь к себе внимание?

Psychologies
Джон Кеннеди, наш западный партнёр Джон Кеннеди, наш западный партнёр

60 лет назад центральные газеты СССР напечатали полный текст речи президента США

Дилетант
Эти четыре новых вида белка могут в скором будущем заменить животные продукты — какие они на вкус? Эти четыре новых вида белка могут в скором будущем заменить животные продукты — какие они на вкус?

Собрали самые интересные открытия — белок из воздуха, грибов, электричества

VOICE
Целебное касание Целебное касание

Средство, приносящее пользу людям, повышающее жизненный тонус... массаж

Здоровье
«Не цельтесь в уязвимые места»: 8 негласных правил ссоры — применяйте с партнером «Не цельтесь в уязвимые места»: 8 негласных правил ссоры — применяйте с партнером

Как выяснять отношения уважительно и каких ошибок стоит избегать?

Psychologies
Рынок на десятки миллиардов: что такое ЦФА, как туда инвестировать и зачем это нужно Рынок на десятки миллиардов: что такое ЦФА, как туда инвестировать и зачем это нужно

Почему ЦФА могут быть интересны как инвестиционные активы

Forbes
Слова, помощь, подарки, время, прикосновения: 5 языков любви к себе — узнайте секреты бережного отношения Слова, помощь, подарки, время, прикосновения: 5 языков любви к себе — узнайте секреты бережного отношения

Любовь к себе — путешествие, которое требует увлеченности и преданности

Psychologies
Cмотрины для родинки Cмотрины для родинки

Иногда родинки могут доставить немало хлопот

Лиза
Погребенной на кровати раннесредневековой девушке воссоздали лицо Погребенной на кровати раннесредневековой девушке воссоздали лицо

Художники восстановили внешность молодой девушки из раннего Средневековья

N+1
«Базовая задача — регулирование трансграничного рынка» «Базовая задача — регулирование трансграничного рынка»

Каких мер ожидают от государства производители биологически активных добавок

РБК
Каким был Эрнесто Че Гевара — рассказывает его брат Каким был Эрнесто Че Гевара — рассказывает его брат

Младший брат Че рассказывает об их детстве и о жизни в тени протеста

Правила жизни
Мария Червоткина Мария Червоткина

Главный инфлюенсер Петербурга Мария Червоткина — фея русской моды новой волны

Собака.ru
Почему женщины все еще боятся маммографии: 3 главных страха Почему женщины все еще боятся маммографии: 3 главных страха

Что останавливает женщин от похода к маммологу и что делать

Psychologies
Кто счастливее: семейные или одинокие люди — 4 главных мифа Кто счастливее: семейные или одинокие люди — 4 главных мифа

Действительно ли, что наличие постоянных отношений — залог успешной жизни?

Psychologies
Андрей Себрант: «Самые интересные профессии еще не появились» Андрей Себрант: «Самые интересные профессии еще не появились»

Кем быть в эпоху нестабильности с одной стороны, и расцвета технологий с другой?

РБК
Нейл-табу: какие формы ногтей ненавидят мастера маникюра Нейл-табу: какие формы ногтей ненавидят мастера маникюра

Специалисты салонов рассказали, какие формы ногтей они не любят и почему

VOICE
Высокочувствительные люди: кто они и как жить с этой особенностью? Высокочувствительные люди: кто они и как жить с этой особенностью?

Гайд по поведению высокочувствительных людей

Правила жизни
«Обжигающе горячий»: как чипсы Cheetos навсегда изменили жизнь Ричарда Монтаньеса «Обжигающе горячий»: как чипсы Cheetos навсегда изменили жизнь Ричарда Монтаньеса

Фильм о мексиканце, который завязал с криминалом и устроился на фабрику чипсов

Forbes
Михаил Пиотровский: «Заставляем людей думать» Михаил Пиотровский: «Заставляем людей думать»

Как принималось решение, касающееся эрмитажного экспоната? Чем живёт Эрмитаж?

Дилетант
Почему дети рождаются с хвостами? Интересный факт! Почему дети рождаются с хвостами? Интересный факт!

«Настоящий рудиментарный хвост» — что это такое и почему он возникает у людей?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении