Прорывное исследование ключевой фазы развития эмбриона

Исследователи представили беспрецедентные данные о человеческом эмбрионе на ранней стадии развития, раскрывающие, как недифференцированные клетки становятся специализированными.

В начале формирования эмбрион состоит из стволовых клеток, способных стать любой частью тела. Их специализация начинается в процессе гаструляции, стартующей на третьей неделе после оплодотворения.

До сих пор этот процесс оставался «чёрным ящиком» из-за этических ограничений: искусственное выращивание эмбрионов разрешено только до 14 дней, а наблюдать гаструляцию при беременности невозможно.

Новое исследование, опубликованное в Nature, впервые предоставило прямые данные о том, как происходит это преобразование. Независимые эксперты назвали работу «прорывной» и «Розеттским камнем» для биологии развития.

Ранее учёные полагались на образцы мышей и приматов, но сходство их гаструляции с человеческой оставалось под вопросом. Новые данные позволят оценить релевантность таких моделей.

Как проходило исследование

Команда Шанкара Сриниваса из Оксфордского университета проанализировала донорский эмбрион человека. С помощью single-cell RNA sequencing они определили, какие гены были активны в каждой из более чем 1000 отдельных клеток.

Созданная «карта» показала, какие клетки активировались для выполнения определённых ролей и где они располагались в эмбрионе.

Сходства и ключевые отличия от мышиной модели

Сравнение с эмбрионами мыши выявило больше сходств, чем различий. «Мышь — очень хорошая модель человека», — отметил Сринивас.

Однако обнаружены и важные отличия:

• У человека протокровяные клетки появляются значительно раньше.
• В человеческом образце отсутствовали признаки начинающейся нервной системы, тогда как у мышей на этой стадии её развитие уже идёт.

Это открытие может повлиять на этическое правило «14 дней», установленное, в том числе, для полного исключения исследований эмбрионов с зачатками нервной системы.

Уникальность образца и будущее исследований

Учёные подчеркнули исключительную редкость образца, полученного из Human Developmental Biology Resource в Великобритании. Лаборатория Сриниваса ждала подобный образец пять лет.

Команда подтвердила, что образец является репрезентативным для нормального развития человека, но для сравнения необходимо больше данных. Изменения в правилах сбора материалов могут быть необходимы для прогресса в этой области.

Как отметил генетик Даррен Гриффин, это «прорывная работа, которая станет основой для многих будущих открытий». Биолог стволовых клеток Гарри Лейтч назвал её «бесценным ресурсом», который «ускорит прогресс в биологии стволовых клеток и регенеративной медицине».