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

Астрономы увидели предсказанное повторное частичное разрушение звезды черной дырой Астрономы увидели предсказанное повторное частичное разрушение звезды черной дырой

Астрономы нашли звезду, обращающуюся вокруг черной дыры по вытянутой орбите

N+1
Убийца из США 40 лет был в бегах, но его наконец поймали! История одного преступника Убийца из США 40 лет был в бегах, но его наконец поймали! История одного преступника

Дональд Сантини скрывался от полиции сорок лет

ТехИнсайдер
Эта приправа снизит давление и улучшит пищеварение! Узнайте о полезных свойствах кардамона Эта приправа снизит давление и улучшит пищеварение! Узнайте о полезных свойствах кардамона

Что стоит знать о лечебных свойствах кардамона?

ТехИнсайдер
Алла Горбунова: «Ваша жестянка сломалась». Взломать мозг Вселенной Алла Горбунова: «Ваша жестянка сломалась». Взломать мозг Вселенной

Размышление о том, как люди пользуются случайно обретенными способностями

СНОБ
5 типов алкоголиков: к какому можно отнести вас 5 типов алкоголиков: к какому можно отнести вас

Наркологи выделили 5 типов выпивающих людей.

Maxim
Не на каждый день Не на каждый день

Эта московская квартира была задумана и реализована как «квартира–шкатулка»

SALON-Interior
Прицепились к подвеске Прицепились к подвеске

Какие вопросы у археологов к украшению из Денисовой пещеры?

N+1
Секреты стиля Джорджа Майкла Секреты стиля Джорджа Майкла

Из чего состоял гардероб иконы стиля Джорджа Майкла?

Правила жизни
«Мозг слушает» «Мозг слушает»

Как создается осмысленный звуковой мир

N+1
Почему больше не появится новый Майкл Джексон Почему больше не появится новый Майкл Джексон

Виктор Дробыш — о фундаментальных изменениях рынка

Эксперт
Ода сексизму: почему все критикуют новый сериал «Идол» с Лили-Роуз Депп и The Weeknd Ода сексизму: почему все критикуют новый сериал «Идол» с Лили-Роуз Депп и The Weeknd

Как сериал «Идол» создает стереотипы про музыкальную индустрию

Forbes
«Я не хотел жениться на девушке с ребенком»: онкобольной Дмитрий Спиридонов признался, почему опасался Лену Катину «Я не хотел жениться на девушке с ребенком»: онкобольной Дмитрий Спиридонов признался, почему опасался Лену Катину

Дмитрий Спиридонов признался, что не видел совместного будущего с Леной Катиной

VOICE
Как четверо детей 40 дней блуждали по джунглям после авиакатастрофы и выжили Как четверо детей 40 дней блуждали по джунглям после авиакатастрофы и выжили

Как детям удалось выжить в лесу?

Psychologies
«Куда уходят деньги?»: как научиться финансовой грамотности — 2 простых шага «Куда уходят деньги?»: как научиться финансовой грамотности — 2 простых шага

Как научить мозг отслеживать траты?

Psychologies
Марафон выбора: как мы находим друг друга — 4 вечно актуальных принципа Марафон выбора: как мы находим друг друга — 4 вечно актуальных принципа

Почему из множества потенциальных партнеров мы выбираем одного-единственного?

Psychologies
Обратная сторона привилегий: от чего страдают красивые женщины — разбор с психологами Обратная сторона привилегий: от чего страдают красивые женщины — разбор с психологами

От чего же страдают те, кто красив?

Psychologies
Как космические путешествия медленно убивают иммунитет человека: что ждет астронавтов будущего Как космические путешествия медленно убивают иммунитет человека: что ждет астронавтов будущего

Условия космических путешествий изменяют экспрессию генов астронавтов

ТехИнсайдер
История Дэвида Реймера, которого насильно превратили в девочку: гендерный эксперимент Джона Мани История Дэвида Реймера, которого насильно превратили в девочку: гендерный эксперимент Джона Мани

Как пустяковая операция обернулась катастрофой для семьи Реймер

ТехИнсайдер
7 алкогольных сочетаний, которые гарантируют похмелье 7 алкогольных сочетаний, которые гарантируют похмелье

То, что категорически нельзя между собой смешивать

Psychologies
Любовь Аркус Любовь Аркус

Киновед, основатель журнала «Сеанс» и фонда поддержки людей с аутизмом

Собака.ru
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
Михаил Касаткин: «О тейпировании существует большое количество мифов и спекуляций, которые вводят в заблуждение людей и дискредитируют сам метод» Михаил Касаткин: «О тейпировании существует большое количество мифов и спекуляций, которые вводят в заблуждение людей и дискредитируют сам метод»

Тейпирование – одна из немногих технологий, которая пришла в медицину из спорта

Здоровье
Что делать, если выворачивается каре: лучшие пути спасения испорченной стрижки Что делать, если выворачивается каре: лучшие пути спасения испорченной стрижки

После стрижки каре смотрится совсем не так, как ты задумала?

VOICE
Московский дневник: что писал о российской столице немецкий философ Вальтер Беньямин Московский дневник: что писал о российской столице немецкий философ Вальтер Беньямин

Отрывок из московского дневника философа-марксиста Вальтера Беньямина

Forbes
Истории о нарушении пищевого поведения у подростков Истории о нарушении пищевого поведения у подростков

Как быть и к каким специалистам обращаться, если у подростка РПП?

СНОБ
Как на самом деле расшифровывается SOS Как на самом деле расшифровывается SOS

Как и когда изобрели сигнал SOS?

ТехИнсайдер
Маркетплейс для разработчиков: как развивать российский GitHub Маркетплейс для разработчиков: как развивать российский GitHub

Какие существуют способы развития сообщества open source в России

Forbes
Нина Тарасова Нина Тарасова

Нина Тарасова — азартный хранитель и смелый куратор

Собака.ru
Как выбрать удлинитель: 5 моментов, на которые надо обратить внимание Как выбрать удлинитель: 5 моментов, на которые надо обратить внимание

Удлинитель кажется простым аксессуаром, однако в его выборе достаточно нюансов

CHIP
Почему опасно делать гель-маникюр дома: эта ошибка может испортить здоровье на всю жизнь Почему опасно делать гель-маникюр дома: эта ошибка может испортить здоровье на всю жизнь

Почему нужно быть осторожной с гель-лаком?

VOICE
Открыть в приложении