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

Ученые утяжелили фекалии планктона минеральной пылью Ученые утяжелили фекалии планктона минеральной пылью

Минеральная пыль делает его фекалии планктона более плотными

N+1
Справа на лево: гид по японским комиксам манга Справа на лево: гид по японским комиксам манга

Как манга появилась на свет, заработала свою славу и стала массовым жанром

Правила жизни
В турецкой пещере нашли практически целую корзину позднего бронзового века В турецкой пещере нашли практически целую корзину позднего бронзового века

Археологи обнаружили в турецкой пещере Инёню практически целую древнюю корзину

N+1
Как положение языка во рту влияет на наше здоровье: странный фактор, о котором вы не знали Как положение языка во рту влияет на наше здоровье: странный фактор, о котором вы не знали

Как может правильное положение языка влиять на все наше тело?

ТехИнсайдер
Как понять, что вам не хватает витамина D — и как его получить зимой? Простой ответ Как понять, что вам не хватает витамина D — и как его получить зимой? Простой ответ

Как недостаток витамина D влияет на наш организм?

ТехИнсайдер
Просыпаетесь уставшими? Западные эксперты объяснили, в чем проблема! Просыпаетесь уставшими? Западные эксперты объяснили, в чем проблема!

Что такое эффект "инерции сна" и почему из-за него мы ощущаем себя уставшими?

ТехИнсайдер
Депривация сна усилила связь миндалевидного тела и передней поясной коры Депривация сна усилила связь миндалевидного тела и передней поясной коры

Бессонная ночь усиливает связь миндалевидного тела и передней поясной коры

N+1
Академик Юрий Наточин: главная забота почки — чтобы каждая клетка организма могла жить своей жизнью Академик Юрий Наточин: главная забота почки — чтобы каждая клетка организма могла жить своей жизнью

Академик Юрий Наточин: жизнь появилась не в морях, а в калиевых озерах

Наука
Что можно есть ночью, если ты не можешь уснуть и умираешь с голоду: большой список от диетологов Что можно есть ночью, если ты не можешь уснуть и умираешь с голоду: большой список от диетологов

Держи список блюд и продуктов, которыми можно перекусить посреди ночи

VOICE
Любовь, перверсия и смерть. Как писал Эгон Шиле Любовь, перверсия и смерть. Как писал Эгон Шиле

Как жил и писал Эгон Шиле

СНОБ
Дом Радио Дом Радио

Творческая резиденция оркестра Musicaeterna под управлением Теодора Курентзиса

Собака.ru
Без потерь Без потерь

О поисках пропавших людей, справедливости и самой себя рассказала Мила Ершова

OK!
Химия перенаправляет потоки Химия перенаправляет потоки

Санкции против промышленности привели к смене направлений

РБК
Лунная красотка: почему с подиума пропала супермодель Надя Ауэрманн и что она делает сейчас Лунная красотка: почему с подиума пропала супермодель Надя Ауэрманн и что она делает сейчас

В 1990-е Надя Ауэрманн была одной из самых востребованных и знаменитых моделей

VOICE
Как нейросети создают персонажей и киновселенные Как нейросети создают персонажей и киновселенные

Разбираемся, как используют нейросети в современной киноиндустрии

CHIP
Актриса Дарья Калмыкова о театре, музыке и главном городе своей жизни Актриса Дарья Калмыкова о театре, музыке и главном городе своей жизни

Актриса Дарья Калмыкова ответила на несколько вопросов

СНОБ
Джон Кеннеди, наш западный партнёр Джон Кеннеди, наш западный партнёр

60 лет назад центральные газеты СССР напечатали полный текст речи президента США

Дилетант
Погибоша аки обре Погибоша аки обре

Как история обошлась с могучим племенем обров или аваров

Вокруг света
«Она была раздавлена»: Арнольд Шварценеггер рассказал, как жена узнала о его романе с домработницей и о внебрачном сыне «Она была раздавлена»: Арнольд Шварценеггер рассказал, как жена узнала о его романе с домработницей и о внебрачном сыне

Арнольд Шварценеггер заявил, что жалеет о боли, которую причинил жене и детям

VOICE
Art&Science ИТМО Art&Science ИТМО

Команда ИТМО — главные в Росси по Art&Science: науке, искусству и технологиям

Собака.ru
Теоретическое знание: почему на рынке не хватает действительно готовых к работе людей Теоретическое знание: почему на рынке не хватает действительно готовых к работе людей

Как дать дорогу молодым специалистам и не во вред бизнесу?

Forbes
5 лучших способов не «подсесть» на капли для носа: отвечает врач 5 лучших способов не «подсесть» на капли для носа: отвечает врач

Как избавиться от проблем с дыханием и не «подсесть» на капли для носа

VOICE
«Как подстелить соломку» | Building a Safety «Как подстелить соломку» | Building a Safety

Оценка и управление рисками в социальном проектировании

Позитивные изменения
Отрывок из автобиографии Шэрон Стоун Отрывок из автобиографии Шэрон Стоун

Лауреат «Золотого глобуса» и «Эмми», Шэрон Стоун написала автобиографию

СНОБ
Недружелюбный или эмоционально нестабильный: 4 типа токсичных начальников — как найти подход Недружелюбный или эмоционально нестабильный: 4 типа токсичных начальников — как найти подход

Что делать, если источник проблем — ваш босс?

Psychologies
Преступники или герои? Какими бывают хакеры и правда ли все они программисты Преступники или герои? Какими бывают хакеры и правда ли все они программисты

Денис Ройо делится своим видением мира хакеров изнутри

ТехИнсайдер
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
Лиза Шакира Лиза Шакира

«Шакира-Шакира» мы начали скандировать сразу

Собака.ru
Солнечная защита Земли: новые детали Солнечная защита Земли: новые детали

Галактические космические лучи — очень опасный тип радиации

Наука и жизнь
Машины больше некому чинить. Сервисы пожаловались на нехватку сотрудников Машины больше некому чинить. Сервисы пожаловались на нехватку сотрудников

Руководители автосервисов рассказали о нехватке сотрудников по всей России

РБК
Открыть в приложении