Сотворение эмбриона
Ученые из Кембриджского университета сказали о создании неестественного эмбриона мыши без применения половых клеток. Они смогли вырастить в лабораторных условиях структуру, напоминающую естественный эмбрион, применив лишь два типа стволовых клеток и внеклеточный матрикс.
Эмбрион через 96 часов по окончании заселения матрикса стволовыми клетками
© Berna Sozen, Zernicka-Goetz Lab, University of Cambridge
При простом развитии эмбриона млекопитающих, оплодотворенная яйцеклетка многократно делится, образуя эмбриональные стволовые клетки. Спустя некое время, в то время, когда наступает стадия бластоцисты, в составе эмбриона выделяются две группы клеток.
Одна из них (эмбриобласт) образована клетками, каковые в будущем образуют тело нового живого существа, вторая (трофобласт) даст начало плаценте, благодаря которой эмбрион прикрепится к стенке матки и будет получать питание. На стадии бластоцисты эмбрион имеет форму полого шарика (у человека его диаметр равен приблизительно одной десятой миллиметра).
Оболочку этого шарика образуют клетки трофобласта, а клетки эмбриобласта скапливаются внутри, около одного из его полюсов.
В прошлых попытках вырастить неестественный эмбрион, не прибегая к неестественному оплодотворению либо клонированию, употреблялись лишь стволовые клетки эмбриобласта. В следствии не получалось взять структуру, хотя бы частично напоминающую эмбрион на ранней стадии развития, поскольку в это время требуется, дабы различные типы клеток координировали тесное сотрудничество между собой.
В новом изучении авторы применяли не только стволовые клетки эмбриобласта, но и трофобластные стволовые клетки (их кроме этого именуют экстраэмбриональными стволовыми клетками), и внеклеточный матрикс, что должен был обеспечить трехмерную структуру эмбриона.
Внеклеточный матрикс – это каркас любого органа, окружающий каждую клетку. В большинстве случаев он складывается из других гликопротеинов и коллагена, протеогликанов и гиалуроновой кислоты.
В последние пара лет матрикс все чаще употребляется в опытах по созданию новых органов. Создан метод вымывать все клетки из матрикса, оставляя сам каркас неповрежденным.
Затем материкс заселяется стволовыми клетками, каковые формируют орган. Это может применяеться в трансплантологии, в то время, когда донорский орган нельзя пересадить больному напрямую из-за иммунного отторжения, но возможно забрать матрикс, удалить из него клетки донора (сам по себе матрикс иммунного ответа не вызывает) и заполнить стволовыми клетками реципиента.
В этом случае матрикс был заселен трофобластными и эмбриобластными стволовыми клетками. В следствии ученые смогли вырастить структуру талантливую к независимому формированию, причем ее строение было очень близко к естественному зародышу мыши. «И эмбриональные, и внеэмбриональные клетки начинают сказать между собой и становятся организованными в структуру, которая выглядит и ведет себя как эмбрион, – растолковывает доктор наук Магдалена Зерницка-Гетц (Magdalena Zernicka-Goetz) из отделения физиологии, неврологии и развития, которая возглавляла изучение. – Он имеет анатомически верные регионы, каковые развиваются в нужном месте и в необходимое время».
Как нашли Зерницка-Гетц и ее коллеги, в ходе развития структуры неестественного эмбриона различные типы стволовых клеток проявляют необычную степень сотрудничества, в каком-то смысле они подсказывают друг другу, в каком месте эмбриона им надлежит появляться. Трофобластные и эмбриобластные стволовые клетки, использованные в этом опыте, были генетически модифицированы: в них были внедрены гены флуоресцентных белков различного цвета, что разрешало смотреть за их положением.
Сконструированный из стволовых клеток эмбрион через 96 часов. Трофобластные клетки светят темно-синим, эмбриобластные – пурпурным, межклеточный матрикс – голубым
Сперва эмбриональные стволовые клетки сконцентрировались на одной стороне матрикса, а трофобластные – на противоположной. После этого в каждого скопления клеток появилась внутренняя полость.
На следующей стадии обе внутренних полости слились, образовав протоамниотическую полость, в которой должно проходить предстоящее развитие эмбриона. Все эти стадии соответствуют естественному формированию мышиного зародыша.
На последней стадии опыта на соответствующем месте в неестественного зародыша кроме того появились клетки, сходные с примордиальными половыми клетками эмбриона, из которых в будущем должны оказаться яйцеклетки либо сперматозоиды.
Схема развития зародыша мыши по окончании развития и оплодотворения
неестественного зародыша из стволовых клеток и внеклеточного матрикса
Не смотря на то, что данный неестественный эмбрион весьма похож на настоящий, пока он не может развиваться дальше в здоровый плод. В этом опыте развитие эмбриональной структуры длилось четыре дня, поскольку потом неестественному эмбриону не от куда было приобретать питательные вещества и кислород.
Дабы продолжить его развитие в последующих опытах пригодится третья форма стволовых клеткок, каковые должны образовать особенный орган – желточный мешок, снабжающий питание эмбриона. При естественном развитии стволовые клетки желточного мешка появляются из клеток эмбриобласта.
Кроме этого будет нужно добиться верного развития плаценты.
Слева эмбрион из стволовых клеток через 96 часов,
справа – выращенный in vitro эмбрион через 48 часов по окончании стадии бластоцисты
Сравнительно не так давно Магдалена Зерницка-Гетц создала методику, которая разрешает бластоцистам развиваться in vitro по окончании стадии имплантации, благодаря чему исследователи в первый раз смогут проанализировать главные стадии развития людской эмбриона в течение по окончании оплодотворения (подобные изучения на громадных сроках во многих государствах запрещены законодательно). Сегодняшний итог окажет помощь преодолеть один из основных барьеров в изучениях эмбрионов человека: дефицит эмбрионов.
До тех пор пока все изучения проводятся на эмбрионах, каковые развиваются из яйцеклеток, взятых из клиник репродуктивной медицины. «Мы считаем, что возможно будет имитировать большое количество событий развития, происходящих до 14 дней, применяя человеческие эмбриональные и экстра-подход и эмбриональные стволовые клетки, близкий к нашей методике с применением стволовых клеток мышей, – говорит Магдалена Зерницка-Гетц. – Мы ожидаем, что это разрешит нам изучить главные события этого критического этапа развития человека, не прибегая к работе с эмбрионами. Зная, как развитие в большинстве случаев происходит, мы сможем осознать, из-за чего он так довольно часто идет не так ».
Изучение размещено в издании Science
Источник: Максим Руссо polit.ru
ЧУДЕСА КОРАНА-1 — РАЗВИТИЕ ОРГАНОВ ЭМБРИОНА ЧЕЛОВЕКА
