Как молодые эмбрионы проводят контроль качества

Первые несколько дней эмбрионального развития — критический период, определяющий неудачу или успех беременности. Поскольку в этот период эмбрион состоит из относительно небольшого числа клеток, здоровье каждой клетки жизненно важно для здоровья всего эмбриона. Однако часто эти молодые клетки имеют хромосомные анеуплоидии — то есть в клетке слишком много или слишком мало копий хромосом. Анеуплоидные клетки приводят к срыву беременности или вызывают пороки развития, такие как синдром Дауна, на более поздних сроках.

Исследователи обнаружили, что распространенность анеуплоидии резко снижается по мере роста и развития эмбриона. Ученые из лаборатории Магдалены Зерницкой-Гёц, профессора биологии и биоинженерии Калифорнийского технологического института, на примере эмбрионов мыши показали, что это происходит потому, что эмбрионы способны избавляться от аномальных клеток непосредственно перед и вскоре после имплантации в матку, тем самым сохраняя здоровье всего эмбриона.

Исследование описано в статье, опубликованной в Nature Communications 11 июня.

«Замечательно, что эмбрионы способны на это, — говорит Зерницка-Гёц. — Это отражает их пластичность, которая дает им способность к самовосстановлению».

Команда Зерницкой-Гёц использовала систему культивирования in vitro для изучения имплантации эмбрионов мыши в лабораторной чашке. Они использовали мозаичные эпибласты — эмбрионы со смесью здоровых и анеуплоидных клеток.

Создав покадровые видео развивающихся эмбрионов, команда обнаружила, что эмбрион устраняет анеуплоидные клетки, в то время как здоровые клетки одновременно пролиферируют, чтобы компенсировать потерю клеток. Таким образом, общий размер эмбриона остается неизменным по сравнению с нормальными эмбрионами.

Команда выяснила, что анеуплоидные клетки находятся в состоянии хронического стресса из-за дисбаланса в производстве белков, вызванного аномальным числом хромосом. Этот стресс, в свою очередь, активирует процесс, называемый аутофагией, который приводит к гибели аномальных клеток.

«Эта работа приближает нас к пониманию первых дней нашей жизни и дает представление о причинах пороков развития и выкидышей, происходящих на ранних сроках беременности, — говорит Зерницка-Гёц. — Будущие исследования на высших видах млекопитающих необходимы, чтобы выяснить, встречаются ли эти механизмы у всех млекопитающих. Я надеюсь, что наши будущие исследования в Калтехе позволят нам понять механизмы, лежащие в основе этой пластичности, чтобы мы могли восстановить ее во взрослом возрасте для восстановления зрелых тканей и органов, когда это необходимо».

Статья называется «Аутофагия-опосредованный апоптоз устраняет анеуплоидные клетки в мышиной модели хромосомного мозаицизма».