Развитие эмбрионов человека и раннее формирование органов остаются в значительной степени неисследованными из-за этических проблем, связанных с использованием эмбрионов для исследований, а также ограниченной доступности материалов для изучения. В статье, опубликованной 6 апреля в журнале Cell Stem Cell, группа исследователей из Китая впервые сообщает о создании эмбрионоподобных структур из эмбриональных стволовых клеток обезьяны. Исследователи также перенесли эти эмбрионоподобные структуры в матки самок обезьян и определили, что эти структуры способны имплантироваться и вызывать гормональную реакцию, подобную беременности.
"Молекулярные механизмы эмбриогенеза и органогенеза человека в значительной степени неясны", - говорит соавтор исследования Чжэнь Лю из Китайской академии наук (CAS) в Шанхае. "Поскольку обезьяны эволюционно тесно связаны с людьми, мы надеемся, что изучение этих моделей углубит наше понимание эмбрионального развития человека, в том числе прольет свет на некоторые причины ранних выкидышей".
"Это исследование создало эмбрионоподобную систему, которую можно индуцировать и культивировать бесконечно", - говорит соавтор исследования Цян Сун, также из CAS. "Это предоставляет новые инструменты и перспективы для последующего изучения эмбрионов приматов и репродуктивного здоровья".
Исследователи начали с эмбриональных стволовых клеток макаки, которые они подвергли воздействию ряда факторов роста в клеточной культуре. Эти факторы впервые побудили стволовые клетки сформировать эмбрионоподобные структуры с использованием клеток нечеловеческих приматов.
При изучении под микроскопом было обнаружено, что эмбрионоподобные структуры, также называемые бластоидами, имеют сходную морфологию с естественными бластоцистами. По мере дальнейшего развития в пробирке они образовывали структуры, похожие на амнион и желточный мешок. Бластоиды также начали образовывать типы клеток, которые в конечном итоге составляют три зародышевых слоя тела. Секвенирование одноклеточной РНК показало, что различные типы клеток, обнаруженных в структурах, имели сходные паттерны экспрессии генов с клетками, обнаруженными в естественных бластоцистах или постимплантационных эмбрионах.
Затем бластоиды были перенесены в матки 8 самок обезьян; у 3 из 8 эти структуры были имплантированы. Эта имплантация привела к высвобождению прогестерона и хорионического гонадотропина, гормонов, обычно связанных с беременностью. Бластоиды также образовали мешочки на ранних сроках беременности, заполненные жидкостью структуры, которые развиваются на ранних сроках беременности и заключают в себе эмбрион и околоплодные воды. Однако у них не сформировались зародыши, и структуры исчезли примерно через неделю.
В будущей работе исследователи планируют сосредоточиться на дальнейшем развитии системы культивирования эмбрионоподобных структур из клеток обезьяны. "Это предоставит нам полезную модель для будущих исследований", - говорит соавтор исследования Фань Чжоу из Университета Цинхуа. "Дальнейшее применение бластоидов обезьян может помочь проанализировать молекулярные механизмы эмбрионального развития приматов".
Исследователи признают этические проблемы, связанные с такого рода исследованиями, но подчеркивают, что все еще существует много различий между этими эмбрионоподобными структурами и естественными бластоцистами. Важно отметить, что эмбрионоподобные структуры не обладают полным потенциалом развития. Они отмечают, что для развития этой области важно проводить дискуссии между научным сообществом и общественностью.
"Это исследование создало эмбрионоподобную систему, которую можно индуцировать и культивировать бесконечно", - говорит соавтор исследования Цян Сун, также из CAS. "Это предоставляет новые инструменты и перспективы для последующего изучения эмбрионов приматов и репродуктивного здоровья".
Исследователи начали с эмбриональных стволовых клеток макаки, которые они подвергли воздействию ряда факторов роста в клеточной культуре. Эти факторы впервые побудили стволовые клетки сформировать эмбрионоподобные структуры с использованием клеток нечеловеческих приматов.
При изучении под микроскопом было обнаружено, что эмбрионоподобные структуры, также называемые бластоидами, имеют сходную морфологию с естественными бластоцистами. По мере дальнейшего развития в пробирке они образовывали структуры, похожие на амнион и желточный мешок. Бластоиды также начали образовывать типы клеток, которые в конечном итоге составляют три зародышевых слоя тела. Секвенирование одноклеточной РНК показало, что различные типы клеток, обнаруженных в структурах, имели сходные паттерны экспрессии генов с клетками, обнаруженными в естественных бластоцистах или постимплантационных эмбрионах.
Затем бластоиды были перенесены в матки 8 самок обезьян; у 3 из 8 эти структуры были имплантированы. Эта имплантация привела к высвобождению прогестерона и хорионического гонадотропина, гормонов, обычно связанных с беременностью. Бластоиды также образовали мешочки на ранних сроках беременности, заполненные жидкостью структуры, которые развиваются на ранних сроках беременности и заключают в себе эмбрион и околоплодные воды. Однако у них не сформировались зародыши, и структуры исчезли примерно через неделю.
В будущей работе исследователи планируют сосредоточиться на дальнейшем развитии системы культивирования эмбрионоподобных структур из клеток обезьяны. "Это предоставит нам полезную модель для будущих исследований", - говорит соавтор исследования Фань Чжоу из Университета Цинхуа. "Дальнейшее применение бластоидов обезьян может помочь проанализировать молекулярные механизмы эмбрионального развития приматов".
Исследователи признают этические проблемы, связанные с такого рода исследованиями, но подчеркивают, что все еще существует много различий между этими эмбрионоподобными структурами и естественными бластоцистами. Важно отметить, что эмбрионоподобные структуры не обладают полным потенциалом развития. Они отмечают, что для развития этой области важно проводить дискуссии между научным сообществом и общественностью.
Источник из:
Cell Press
Cell Press