Начало жизни: ранний эмбрион сам задаёт направление
Ранний эмбрион часто считается хрупким и нуждающимся в поддержке. Однако на самых ранних стадиях развития он обладает способностью питать будущую плаценту и давать инструкции матке для успешной имплантации. Используя бластоиды — модели эмбрионов in vitro, созданные из стволовых клеток, — лаборатория Николя Риврона в IMBA показала, что самые ранние молекулярные сигналы, которые индуцируют развитие плаценты и подготавливают матку, исходят от самого эмбриона. Результаты, опубликованные в Cell Stem Cell, могут способствовать лучшему пониманию фертильности человека.
Эмбрион контролирует своё окружение
Исследовательская группа Николя Риврона в IMBA использовала бластоиды мыши, впервые разработанные в этой лаборатории (Nature, 2018), чтобы разрешить дилемму «курицы и яйца». Учёные обнаружили, что небольшая эмбриональная часть (10 клеток) инструктирует будущую плацентарную часть (100 клеток) формироваться, а также вызывает изменения в тканях матки.
«Эмбрион инвестирует в своё собственное будущее: он способствует образованию тканей, которые вскоре возьмут на себя заботу о его развитии. Эмбрион контролирует процесс, давая указания по созданию поддерживающего окружения», — говорит Николя Риврон.
Молекулярные сигналы от эмбриона к плаценте и матке
Команда обнаружила несколько молекул, секретируемых клетками эпибласта, из которых развивается плод. Эти молекулы дают команду другим клеткам — трофобластам, формирующим позже плаценту, — на самообновление и пролиферацию. Эти два свойства стволовых клеток необходимы для роста плаценты.
Также было установлено, что эти молекулы заставляют трофобласты секретировать два других сигнала — WNT6 и WNT7B. Именно WNT6/7B дают матке сигнал обернуться вокруг бластоцисты.
«Другие исследователи ранее отмечали участие молекул WNT в реакции матки. Теперь мы показываем, что этими сигналами являются WNT6/7B, и что их производят трофобласты бластоцисты, чтобы уведомить матку о необходимости реакции. Это открытие может иметь большое значение, поскольку мы подтвердили, что эти две молекулы также экспрессируются трофобластами человеческой бластоцисты», — заявляет Николя Риврон.
Имплантация бластоидов и перспективы для репродуктивной медицины
Результаты были частично получены при изучении эффективности имплантации мышиных бластоидов в модели in vivo. Изменяя свойства трофобластов в бластоидах, включая уровни секреции WNT6/7B, исследователи могли явно влиять на размер формирующегося в матке «кокона».
Поскольку имплантация является «узким местом» в человеческой беременности — около 50% беременностей прерываются на этом этапе — а WNT6 и WNT7B присутствуют и в человеческих бластоцистах, эти открытия могут объяснить, почему иногда что-то идёт не так.
«В настоящее время мы повторяем эти эксперименты с человеческими бластоидами и клетками матки in vitro, чтобы оценить универсальность этих фундаментальных принципов развития. Эти открытия в конечном итоге могут способствовать улучшению процедур ЭКО, разработке препаратов для лечения бесплодия и контрацептивов», — говорит Николя Риврон.
Исследование также велось при активном участии соавторов-стажёров: Виктории Хольцманн, аспирантки, и Хавьера Фриаса Альдегера, бывшего аспиранта. «Понимание этих фундаментальных принципов эмбрионального развития в конечном итоге поможет женщинам лучше контролировать свою фертильность, что улучшит не только планирование семьи, но и повлияет на гендерное равенство в обществе», — отмечает Виктория Хольцманн.