Эмбрион в пробирке
Кристина и Бернард Тиссе из Медицинской школы Университета Вирджинии инициировали развитие стволовых клеток в эмбриоподобные образования, последовательно повторяющие этапы эмбриогенеза. Удивительно, что исследователям удалось in vitro получить разнообразие тканей, которые присутствуют в настоящем мышином эмбрионе.
Стволовые клетки обладают уникальной способностью превращаться в другие типы клеток с их разнообразными функциями. Ученые стремились использовать потенциал стволовых клеток, чтобы заставить их работать и продвинуть медицинские исследования. Но создание сложных моделей с несколькими типами клеток оказалось невероятно сложной задачей. Гораздо легче управлять формированием одного типа клеток в пробирке, чем дирижировать оркестром, необходимым для того, чтобы организм развивался как в природе.
Новая модель мышиного эмбриона отличается тонкостью и сложностью строения. Большое количество тканей, которые строятся из стволовых клеток, организованы так, как они строятся при естественном эмбриогенезе – вокруг нотохорды (предшественника позвоночного столба). Гибридизация in situ, иммуномаркировка, отслеживание клеток и транскриптомный анализ показывают, что эмбриоиды образуют три зародышевых листка в процессе гаструляции и демонстрируют широкий спектр структур развития, очень похожих на эмбрионы мышей на стадии нейрулы. Результатом является закладка мышиного эмбриона с правильно организованными клетками и тканями: пищеварительный тракт начинает развиваться, сердце уже бьется и впервые in vitro нервная система развивается с образованием нервной трубки.
Новая модель Тиссе еще не является полноценной мышью. Важные части эмбриона, например, передний мозг, все еще отсутствуют. На данный момент развитие эмбриоидов прекращается в момент, соответствующий среднему периоду эмбрионального развития мышей. Исследователи подчеркивают, что они продолжат совершенствовать разработанные методики, чтобы когда-нибудь научиться тонко манипулировать молекулярными сигналами, управляющими формированием эмбрионов, что приведет к созданию эмбриоподобных образований, содержащих все ткани и органы, включая передний мозг.
Эмбриоид является самой сложной моделью млекопитающего, когда-либо созданной in vitro. Это новая веха в работе ученых по имитации естественного развития млекопитающих с помощью стволовых клеток. Он поможет глубже изучить развитие млекопитающих, создать новые лекарства и, в конечном счете, подготовит платформу для выращивания тканей и органов для людей, нуждающихся в пересадке.
Статья P.-F.Xu et al. Construction of a mammalian embryo model from stem cells organized by a morphogen signalling centre опубликована в журнале Nature Communications.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of Virginia: In a Dish, a Mouse, Crafted From Stem Cells, Begins to Form.