Согласно статье, опубликованной в журнале Nature, после 10 лет исследований учёные вырастили в пробирке (точнее, в чашке) синтетический эмбрион мыши, у которого начали формироваться внутренние органы, в т.ч. сердце и мозг. Для создания эмбриона не потребовалось оплодотворённой яйцеклетки: он был получен из стволовых клеток.
«В нашей модели мышиного эмбриона развивается не только мозг, но и бьющееся сердце, и другие части, из которых состоит тело, — говорит ведущий автор исследования Магдалена Зерницка-Гетц (Magdalena Zernicka-Goetz), профессор кафедры развития млекопитающих и биологии стволовых клеток в Кембриджском университете (University of Cambridge). — Просто невероятно, что мы зашли так далеко. Это было мечтой нашего сообщества в течение многих лет, основным направлением нашей работы в течение десятилетия, и, наконец, мы это сделали».
Для внутриутробного развития эмбриону необходимы несколько типов клеток: помимо эмбриональных клеток, которые становятся тканями и органами тела, это клетки, формирующие желточный мешок, в котором развивается эмбрион, а также плаценту. В лаборатории исследователи выделили три типа стволовых клеток из эмбрионов и культивировали их в специальном контейнере, где стимулировали взаимодействие между клетками разных типов. День за днём они наблюдали, как группа клеток превращается во всё более и более сложную структуру. У сформировавшейся к 8-му дню модели присутствовали зачатки головы с передним и средним мозгом, структура, подобная сердцу, туловище, включавшее нервную трубку, хвостовой зачаток, кишечная трубка и так далее. Всё это развивалось, как и полагается эмбриону, в желточном мешке.
Полученный результат открывает новые перспективы для исследования эмбрионов на ранних стадиях развития. Раньше всё происходило только в утробе матери, поэтому наблюдать за формированием плода было трудновато. Теперь исследователи смогут получить более детальное представление об этом процессе, а значит понять, почему некоторые беременности неожиданно прерываются на ранних стадиях.
Пока что учёным удалось отследить только восемь дней развития эмбрионов мышей, но и это позволило им многому научиться. Модели эмбрионов уже сейчас можно использовать для тестирования новых лекарств, а в перспективе — для создания искусственных органов. Правда, для этого понадобятся уже человеческие, а не мышиные модели.
В нынешнем виде исследование неприменимо к человеческим эмбрионам, но авторы надеются перейти к моделированию естественных человеческих беременностей. Конечно, для перехода к таким экспериментам необходимо решить ряд этических вопросов. В любом случае, прежде чем удастся провести подобный опыт над человеческими клетками, вероятно, пройдут годы.
Отметим, что первые дни развития эмбриона крайне интересуют исследователей.
«Этот период человеческой жизни настолько загадочен, что иметь возможность увидеть, как это происходит в чашке, получить доступ к отдельным стволовым клеткам, понять, почему так много беременностей терпит неудачу и как мы могли бы её предотвратить, — это совершенно особенная возможность, — рассказывает Зерницка-Гетц. — Мы посмотрели на диалог, который должен был происходить между различными типами стволовых клеток, показали, как он происходит и что в нём может пойти не так».
