Искусственные эмбрионы мыши: подробности эксперимента
Это может стать важным шагом на пути к уменьшению количества испытаний на животных и искусственных органов: группе исследователей удалось вырастить искусственные эмбрионы мыши без яйцеклетки, сперматозоида или матки. По крайней мере, до возраста 8,5 дней.
Читайте также: Синтетические эмбрионы успешно вырастили без матки
Искусственные эмбрионы мыши не будут развивать живых мышей. Однако Магдалена Зерницка-Гоец (Magdalena Zernicka-Goetz) и ее коллеги из Калифорнийского технологического института и Кембриджского университета также не ставят перед собой такой цели.
В лаборатории им удалось вырастить синтетические эмбрионы из трех различных типов стволовых клеток, полученных от мышей. Это огромный шаг вперед для многих ученых. Ведь все это произошло без яйцеклетки, сперматозоида или матки.
Полученные результаты обостряют дискуссию о синтетических человеческих эмбрионах. Потому что, по словам Джесси Веенвлиет (Jesse Veenvliet), генетика из Института молекулярной клеточной биологии и генетики Макса Планка, вопрос не в том, будут ли, а в том, когда эти результаты исследований стволовых клеток мышей будут перенесены на стволовые клетки человека.
Разработка искусственных эмбрионов с отделами мозга, сердцем и кишечником
Биолог по стволовым клеткам Зерницка-Гоец и ее команда добились успеха в выращивании искусственных эмбрионов мыши из стволовых клеток в лабораторных условиях. Это позволяет воспроизвести самые ранние стадии естественного развития эмбрионов. Кроме того, это связано с тем, что у млекопитающих вряд ли можно наблюдать это сразу после того, как эмбрион гнездится в матке.
В исследовании, опубликованном в научном журнале Nature, это работало без матки и сравнимо до 8,5‑го дня после оплодотворения у естественных эмбрионов. Что соответствует почти половине беременности у грызунов, которая длится 19–20 дней. После этого искусственные эмбрионы мыши перестали развиваться.
Это, тем не менее, примечательно, поскольку прогресс был достигнут вплоть до фазы гаструляции, то есть формирования органов. Сформировались все отделы мозга, нервная трубка (из которой позже разовьются головной и спинной мозг), бьющееся сердце и кишечник. Эта стадия соответствует первому триместру беременности человека.
«До этого момента искусственные эмбрионы мыши могли развиваться в основном нормально и были едва отличимы от нормальных эмбрионов мыши». Мальте Шпильманн (Malte Spielmann). Она директор Института генетики человека, Университетская клиника Шлезвиг-Гольштейн, Киль и Любек.
За гаструляцией последует органогенез. Он завершается у эмбрионов мыши на 13,5 день и представляет собой серьезный вызов для науки.
В это время развиваются все последующие органы. До сих пор не было возможности выращивать искусственные эмбрионы после критического момента в 8,5 дней до этой стадии.
Две исследовательские группы с общей целью
Биологи из США и Англии тесно сотрудничали с группой израильских ученых под руководством Якоба Ханны (Jacob Hanna), чье исследование было опубликовано несколькими неделями ранее в журнале Cell. Они получили аналогичные результаты и смогли сохранить искусственные эмбрионы до 8,5 дня.
Кроме того, они развивали эмбрионы в биореакторе, который Зерницка-Гоец и ее коллеги теперь исследуют их. Оба исследования ставили своей целью показать, что искусственные эмбрионы мыши могут развиваться из одних только стволовых клеток до середины беременности.
В прошлом году израильскому биологу Ханне и его команде уже удалось сохранить жизнь эмбрионов мыши вне организма до 11,5 дня. Хотя и в искусственной матке. Два последних исследовательских проекта основаны на этом исследовании.
Искусственные эмбрионы мыши: меньше экспериментов на животных, больше донорских органов
Для науки эти результаты очень важны для дальнейших исследований в области биологии стволовых клеток. С одной стороны, это позволяет точно проследить за формированием и развитием эмбрионов и лучше понять то, что иначе вряд ли возможно на столь ранней стадии. Отдельные гены могут быть специально выключены для изучения нарушений развития или формирования органов у млекопитающих.
«Для изучения более сложных органов или целого эмбриона до сих пор всегда требовались эксперименты на животных», — сказала Шпильманн. Поскольку давление общества на науку в отношении экспериментов на животных усиливается, синтетические эмбрионы могут предложить возможность обойтись без них вообще.
С другой стороны, стоит задуматься: если можно вывести искусственные эмбрионы мыши, то получится ли это и с человеческими эмбрионами? Потому что из них, в свою очередь, могут быть разработаны искусственные органы, которые потенциально могут быть использованы для донорства органов.
В 2021 году в Германии более 8 700 человек ожидали донорского органа. А вот доноров было всего 933. Генетик Шпильманн отмечает, что потенциал искусственных органов может быть полностью использован только тогда, когда все органы можно будет полностью сформировать в синтетических эмбрионах. На сегодняшний день это не так.
Какое отношение имеют искусственные эмбрионы мыши к человеческим эмбрионам?
Однако до выращивания искусственных органов еще далеко. Поскольку сначала необходимо создать метод для человеческих эмбрионов. Возможно ли это с научной точки зрения, еще предстоит выяснить, но это является целью исследований клеточных биологов.
С юридической точки зрения все тоже не так просто, поскольку международное правило 14 дней противостоит этому. В нем говорится, что человеческие эмбрионы, полученные путем искусственного оплодотворения, не могут выращиваться в лаборатории дольше 14-го дня их развития.
Но Международное общество по исследованию стволовых клеток (ISSCR) рекомендует смягчить это правило с мая 2021 года. Вот только в Германии Закон о защите эмбрионов вообще запрещает использование эмбрионов, созданных в Германии, в исследовательских целях.
Попадают ли под это регулирование синтетические, то есть выращенные в лабораторных условиях человеческие эмбрионы, если они существуют, пока не определено во всем мире. Четких правил на этот счет не существует.
Между тем, клеточный биолог Джесси Веенвлиет уверен, что будет гонка по производству первых человеческих структур. В будущем, вероятно, это будет зависеть от того, насколько близко синтетические эмбрионы похожи на человеческие и, следовательно, классифицируются как человеческие эмбрионы.
И, конечно, этические рамки также играют свою роль. Для предотвращения неэтичных экспериментов ISSCR запрещает имплантацию человеческих эмбрионов в матку. Но эксперименты на мышах теперь показывают, что матка не обязательно нужна для выращивания эмбрионов.
Клаудия Виземанн (Claudia Wiesemann), директор Института этики и истории медицины при медицинском центре Геттингенского университета, требует, чтобы в Германии были разрешены исследования ранних человеческих эмбрионов в чашке Петри. Это может подойти, например, для пар, которые хотели провести экстракорпоральное оплодотворение, но лечение бесплодия уже завершилось.
Тогда они могут пожертвовать эмбрионы науке. Ведь, по словам Виземанн, это принесло бы большую пользу: «Исследования могли бы, например, способствовать лучшему пониманию причин бесплодия или развитию генетических мутаций».
Эффективность искусственных эмбрионов еще не полностью разработана
Безусловно, эти два исследования являются большим прорывом для многих ученых. Но им еще предстоит пройти долгий путь.
В настоящее время лишь очень немногие эмбрионы, полученные из стволовых клеток, развиваются до 8,5 дня. В исследовании Зерницкой-Гоец это 1–2%, а в исследовании Якоба Ханны — только 0,1−0,5 % эмбрионов.
Вот почему Веенвлиет советует сначала усовершенствовать «мышиную систему», чтобы результаты можно было воспроизвести. «Полученные результаты имеют четко выраженные дефекты и не выживают дальше ранних стадий органогенеза». Потому что, хотя они могут выглядеть как эмбрионы мыши, у них нет органического потенциала: они не могут привести к живорождению.
Читайте также по теме:
Читайте также:
Обсуждение
Самые последние новости
