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

Гигантские шершни добрались до Европы Гигантские шершни добрались до Европы

Южных гигантских шершней заметили в Испании

N+1
Покупатели были в гневе: как в жизни Барби появился Кен – неизвестные страницы культовой истории любви Покупатели были в гневе: как в жизни Барби появился Кен – неизвестные страницы культовой истории любви

Барби и Кен: история взлетов и падений

VOICE
Что будет с журналистикой в эпоху искусственного интеллекта? Узнайте мнение эксперта! Что будет с журналистикой в эпоху искусственного интеллекта? Узнайте мнение эксперта!

С какими рисками и возможностями столкнется журналистика с развитием ИИ?

ТехИнсайдер
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
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Владимир Варнава, Алексей Никитин Nocow Владимир Варнава, Алексей Никитин Nocow

Под лайв Алексея Никитина Владимир Варнава поставил танцевальный перформанс

Собака.ru
(Не)отцовская любовь: как понять, что ребенка подвергают сексуальному насилию дома (Не)отцовская любовь: как понять, что ребенка подвергают сексуальному насилию дома

Опасность может подстерегать детей даже в самом безопасном по определению месте

Psychologies
История разводов в России История разводов в России

Как в Древней Руси избавлялись от неверных мужей и жен?

Лиза
Родителям на заметку! Речь взрослых влияет на когнитивное развитие ребенка Родителям на заметку! Речь взрослых влияет на когнитивное развитие ребенка

Родители, которые разговаривают со своими младенцами, улучшают развитие их мозга

ТехИнсайдер
Из России — в Грузию: зачем дочь Тутберидзе сменила спортивное гражданство Из России — в Грузию: зачем дочь Тутберидзе сменила спортивное гражданство

Что потеряло наше фигурное катание и приобрело грузинское?

Forbes
«На казенный счет изгонял бога из природы» «На казенный счет изгонял бога из природы»

Климент Тимирязев раскрыл тайну фотосинтеза и изобретал теплицу

Наука
Семь самых загадочных археологических находок Семь самых загадочных археологических находок

Иногда древние артефакты заставляют ученых гадать о их назначении десятилетиями

Maxim
От герцогов до новаторов: как обувщики Doucal’s отмечают полувековой юбилей От герцогов до новаторов: как обувщики Doucal’s отмечают полувековой юбилей

Креативный директор бренда Doucal’s — о связи «умных очков» и производстве обуви

Forbes
Скорость и смертельная опасность: как «24 часа Ле-Мана» стала легендарной гонкой Скорость и смертельная опасность: как «24 часа Ле-Мана» стала легендарной гонкой

Как трасса на севере Франции изменила мир автоспорта

Forbes
Следующая станция — Дубай Следующая станция — Дубай

Как не потеряться в «четвертой столице» России и найти там своих

СНОБ
Этого новорождённого похитила медсестра. Позже ребенка нашли, но вернули не тем родителям! Этого новорождённого похитила медсестра. Позже ребенка нашли, но вернули не тем родителям!

Почти 50 лет Пол Фрончак не знал, что живет не в своей семье

ТехИнсайдер
Город для игр: как женщины-архитекторы создают необычные детские площадки Город для игр: как женщины-архитекторы создают необычные детские площадки

Игровые площадки — это точка притяжения не только для детей, но и для родителей

Forbes
Как тип привязанности повлияет на ваши отношения: 3 сценария Как тип привязанности повлияет на ваши отношения: 3 сценария

Как сценарий отношений зависит от детского опыта партнеров?

Psychologies
Список альтернативного чтения: лучшие детские книги на летние каникулы Список альтернативного чтения: лучшие детские книги на летние каникулы

Современный список книг на лето

Forbes
Маленькие, но премиальные. Сравнение BMW X1 M35i и Mercedes-AMG GLA 35 Маленькие, но премиальные. Сравнение BMW X1 M35i и Mercedes-AMG GLA 35

Кроссоверы BMW и Mercedes-AMG очень похожи и выбирать между ними непросто

4x4 Club
Лучшие способы бросить курить: как  избавиться от пагубной привычки Лучшие способы бросить курить: как  избавиться от пагубной привычки

Советы, которые облегчат процесс отказа от курения

ТехИнсайдер
Как привить ребенку самостоятельность Как привить ребенку самостоятельность

Как научить ребенка принимать решения и брать на себя ответственность?

СНОБ
Понимают ли кошки человеческую речь? Понимают ли кошки человеческую речь?

Есть ли смысл разговаривать с кошками? Понимают ли они нашу речь?

ТехИнсайдер
Отец отказался от короны: кто такая Виттория ди Савойя, внезапно ставшая первой наследницей трона Италии за 1000 лет Отец отказался от короны: кто такая Виттория ди Савойя, внезапно ставшая первой наследницей трона Италии за 1000 лет

Кто такая Виттория ди Савойя, и в каком положении она оказалась?

VOICE
Эмоциональное выгорание Эмоциональное выгорание

Почему возникает эмоциональное выгорание и как с ним бороться?

Лиза
Оказалось, что осьминоги умеют «на ходу» редактировать собственный геном за рекордные сроки Оказалось, что осьминоги умеют «на ходу» редактировать собственный геном за рекордные сроки

Осьминоги нашли невероятный способ защитить тонкие части своей нервной системы

ТехИнсайдер
Сенокосцы не стали альфа-самцами из-за утерянных в юности конечностей Сенокосцы не стали альфа-самцами из-за утерянных в юности конечностей

Самцы сенокосцев, потерявшие конечности в молодости, остаются мелкими

N+1
10 оттенков страшного 10 оттенков страшного

Чем пугает современный хоррор

Weekend
«Наш мозг защищен от расшифровки мыслей»: почему не нужно бояться нейрочипов «Наш мозг защищен от расшифровки мыслей»: почему не нужно бояться нейрочипов

Почему нейроимпланты не превратят нас в армию киборгов

Forbes
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