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

Colossal возродит новозеландских моа Colossal возродит новозеландских моа

Colossal Biosciences заявила о планах возродить новозеландских моа

N+1
Бессмысленно и бестактно: почему не стоит советовать женщинам выходить замуж Бессмысленно и бестактно: почему не стоит советовать женщинам выходить замуж

Могут ли женщины состояться в жизни, не выходя замуж?

Forbes
Прежде, чем выйти из Африки, люди научились выживать в самых разных условиях Прежде, чем выйти из Африки, люди научились выживать в самых разных условиях

Какие факторы способствовали успешной миграции человека из Африки?

ТехИнсайдер
Зачем OceanGate отправляла людей на экскурсии к «Титанику» с риском для жизни Зачем OceanGate отправляла людей на экскурсии к «Титанику» с риском для жизни

Почему туристы погружались на дно с риском для жизни?

Forbes
Блогер рассказал, как надо правильно вести себя в Японии, и развеял стереотип о запретах на открытую одежду в общественных местах Блогер рассказал, как надо правильно вести себя в Японии, и развеял стереотип о запретах на открытую одежду в общественных местах

Правила поведения в японском обществе, которые помогут путешественникам

Maxim
Между «Севером — Югом» и «Западом — Востоком» Между «Севером — Югом» и «Западом — Востоком»

Потенциал развития сельского хозяйства Самарской области

Агроинвестор
В солнечной долине В солнечной долине

Светлый таунхаус на первой линии Чёрного моря, в окружении гор и виноградников

Идеи Вашего Дома
Дети и взрослые с СДВГ: отвечаем на самые важные вопросы Дети и взрослые с СДВГ: отвечаем на самые важные вопросы

Как отличить особенности поведения или темперамента ребенка от диагноза?

Psychologies
Враг в отражении Враг в отражении

Как узнать, кто навел порчу или сглаз? 6 способов выявить недоброжелателя

Лиза
Как культура нарциссизма заставляет нас быть перфекционистами и страдать Как культура нарциссизма заставляет нас быть перфекционистами и страдать

Что стоит за перфекционизмом и почему от него стоит отказаться?

Psychologies
Как магазины становятся умными Как магазины становятся умными

О том, как нейросеть VIJU мониторит ритейл

Деньги
Ламинирование ресниц: плюсы, минусы и противопоказания к процедуре Ламинирование ресниц: плюсы, минусы и противопоказания к процедуре

Разбираемся вместе с экспертами, что лучше: ламинирование или ботокс ресниц?

РБК
Игра по-круппному Игра по-круппному

Как семейная компания повлияла на историю Европы

Деньги
5 японских техник, которые увеличат продуктивность и улучшат качество жизни 5 японских техник, которые увеличат продуктивность и улучшат качество жизни

Кайдзен, ваби-саби, икигай... Что это такое и почему они будут полезны каждому?

Maxim
«Я очень переживала. Поехала на «Я очень переживала. Поехала на

Певица Зара рассказала о крахе первого брака

VOICE
Ледяное молчание: как Ледяное молчание: как

Почему вдовствующая королева Нур невзлюбила свою невестку Ранию?

VOICE
Ядовитый плющ и нежная 2B — самые горячие летние образы от российских косплеерш Ядовитый плющ и нежная 2B — самые горячие летние образы от российских косплеерш

Готовимся встречать жару в компании прекрасных девушек

Maxim
Хищники перекусили рекордно длинные шеи танистрофеев Хищники перекусили рекордно длинные шеи танистрофеев

Необычная анатомическая черта сделала танистрофеев уязвимыми перед хищниками

N+1
Чем занимаются люди в течение дня? В основном, собой Чем занимаются люди в течение дня? В основном, собой

Более трети всего своего времени человек уделяет себе самому

ТехИнсайдер
Посмотрите на красивые фото Посмотрите на красивые фото

Каждый год жители и гости США могут наблюдать удивительную картину заката солнца

ТехИнсайдер
Отпуск в кредит Отпуск в кредит

С деньгами сложно, а ты не хочешь отменять запланированное путешествие мечты?

Лиза
Двойственная натура. Тест-драйв седана Omoda S5 Двойственная натура. Тест-драйв седана Omoda S5

Omoda S5: неоднозначные впечатления от китайского седана

СНОБ
Как избавиться от одиночества: 7 рабочих стратегий Как избавиться от одиночества: 7 рабочих стратегий

Советы от специалистов, которые помогут выбраться из состояния одиночества

ТехИнсайдер
Энтомологи срыли насыпи над гнездами пустынных муравьев и заставили их плутать Энтомологи срыли насыпи над гнездами пустынных муравьев и заставили их плутать

Муравьи-бегунки возводят высокие насыпи над гнездами в качестве ориентиров

N+1
Эротика в советской литературе Эротика в советской литературе

Хотите верьте, хотите нет, но в советской художественной литературе был секс

Maxim
«Мастурбация — значит измена?»: разбор с психологами «Мастурбация — значит измена?»: разбор с психологами

Почему в отношениях мастурбация по-прежнему остается негласным табу

Psychologies
Кто правит миром: 10 фильмов об инвестициях и больших деньгах Кто правит миром: 10 фильмов об инвестициях и больших деньгах

Фильмы о деньгах могут вдохновить или напротив

РБК
Монстр или джентльмен: секреты личной жизни Тилля Линдеманна Монстр или джентльмен: секреты личной жизни Тилля Линдеманна

Так что же за человек этот Тилль Линдеманн на самом деле?

VOICE
Почему мы теряем веру в себя и как ее вернуть? Почему мы теряем веру в себя и как ее вернуть?

Почему порой мы чувствуем, что не заслуживаем ничего хорошего?

Psychologies
5 лучших моделей купальников для женщин 50+: мнение стилистов 5 лучших моделей купальников для женщин 50+: мнение стилистов

Какие купальники будут комфортны и функциональны для женщин 50+?

VOICE
Открыть в приложении