Ученые использовали клеточное программирование для имитации первых дней эмбрионального развития

Ученые из UC Santa Cruz создали клеточные модели эмбрионов, не экспериментируя с реальными эмбрионами, чтобы изучить первые дни после оплодотворения. Результаты опубликованы в Cell Stem Cell.

Метод: CRISPR и самоорганизация клеток

Исследователи использовали CRISPR-технологию для редактирования эпигенома, чтобы активировать гены, участвующие в раннем развитии эмбриона мыши. Они работали с стволовыми клетками, которые служили «чистым холстом».

• Ключевое отличие: Метод позволяет различным типам клеток совместно развиваться (co-develop), что точнее имитирует естественный процесс, чем химические подходы.
• Принцип: «Мы не меняем их геном... а скорее активируем существующие гены», — пояснил старший автор Али Шариати.

Результаты: эмбриоидные структуры

• 80% стволовых клеток самоорганизовались в структуры, имитирующие базовую форму эмбриона.
• Активация генов в моделях отражала процесс у живых организмов. «Сходство замечательное... клеткам требуется очень мало ввода от нас», — отметил Шариати.
• Клетки демонстрировали коллективное поведение и «ротационную миграцию», формируя эмбриональные паттерны.

Преимущество: «Программируемые» модели

CRISPR-программирование делает модели «программируемыми»:

• Ученые могут с высоким уровнем контроля активировать или модифицировать гены на разных этапах развития модели.
• Это позволяет целенаправленно тестировать влияние множества генов и выявлять их вредные эффекты.
• «Я думаю, это новаторская работа... у нас много контроля внутри клетки», — сказал Шариати.

Значение и перспективы

• Точная базовая модель позволяет лучше изучать нарушения развития и мутации.
• Метод может быть адаптирован для изучения эмбриогенеза у других видов без использования реальных эмбрионов.
• Исследование может помочь понять причины ранних репродуктивных сбоев у млекопитающих, включая человека, и способствовать прогрессу в улучшении фертильности.