Биологи впервые создали "эмбрион" из стволовых клеток

Учёные из Кембриджского университета первыми в мире вырастили в пробирке аналог зародыша мыши с помощью двух типов эмбриональных стволовых клеток.

Специалисты по биологии развития из Кембриджского университета впервые смогли точно воспроизвести процессы, происходящие с эмбрионом млекопитающего при его прикреплении к стенкам матки. Эксперимент проводили не на настоящих зародышах, а на эмбриоидах — структурах, выращенных из эмбриональных стволовых клеток мышей. У них есть аналог внезародышевых тканей, которыми настоящие эмбрионы крепятся к стенкам матки. Изучение эмбриоидов позволит, в частности, понять природу ранних выкидышей. Описание экспериментов и их результатов опубликовано в журнале Science.

Для создания эмбриоида учёные использовали два типа стволовых клеток — эмбриональные (ЭСК) и клетки трофобласта (ТСК). Из ЭСК в ходе развития получается тело зародыша, а из ТСК образуется трофобласт — структура, связывающая эмбрион со стенкой матки и формирующая плаценту. Оба типа стволовых клеток сначала выращивали на трёхмерных каркасах — скаффолдах — отдельно друг от друга. Затем культуры ЭСК и ТСК соединяли. Они срастались вместе, формируя эмбриоид — аналог зародыша, прикреплённый к скаффолду, как настоящий эмбрион к стенке матки.

В ряде случаев исследователи генетически модифицировали ЭСК и ТСК так, что в них не вырабатывались те или иные сигнальные вещества. Учёные хотели выяснить, какие молекулы отвечают за самосборку эмбриоидов из двух типов клеток. Оказалось, что наиболее важна для этого работа каскада биохимических реакций под названием Nodal. Он управляет формированием различных структур зародыша, начиная с костей и заканчивая нервной системой. Судя по всему, Nodal также "заставляет" клетки делиться несимметрично и столь же асимметрично выделять другие сигнальные молекулы, определяющие форму развивающихся зародышевых структур.

Работа кембриджских учёных показала, что стволовые клетки зародышей способны самостоятельно собираться в полноценный эмбрион и формировать внезародышевые ткани для крепления к стенкам матки под действием биохимического пути Nodal. Дальнейшая расшифровка молекулярных механизмов этого процесса позволит понять, как происходит имплантация зародыша в стенку матки, и, вероятно, выявить ряд причин ранних выкидышей.