Новые данные о развитии человеческого эмбриона на ранних стадиях

Исследователи из Каролинского института и Института Людвига по исследованию рака (Стокгольм, Швеция) провели детальный молекулярный анализ первой недели развития эмбриона. Их результаты, опубликованные в журнале Cell, показывают значительные различия в эмбриональном развитии между человеком и мышами — наиболее распространенным объектом исследований в этой области. Также выяснилось, что гены на X-хромосоме регулируются иначе.

Раннее развитие человеческого эмбриона сложно изучать, и большая часть знаний получена на мышах. В течение первых семи дней после оплодотворения яйцеклетка развивается из одной клетки в бластоцисту — полый кластер из примерно 200–300 клеток. В этот период формируются первые три типа клеток:

• Трофэктодерма — даёт начало плаценте.
• Гипобласт — формирует энтодерму эмбриона.
• Эмбриональные клетки — из которых состоит сам эмбрион.

Для успешной имплантации в стенку матки и начала беременности все три типа клеток должны правильно созреть. Однако точное время, порядок и механизм их формирования у человека оставались неизвестными.

Анализируя экспрессию генов в отдельных клетках донорских человеческих эмбрионов, не использованных для ЭКО, две группы под руководством Рикарда Сандберга и Фредрика Ланнера определили, какие гены активны в клетках эмбриона в разные моменты первой недели развития. Они обнаружили, что у человека первые три типа клеток формируются позже и, по-видимому, созревают более одновременно, чем у мыши.

«Фундаментальные знания, полученные в нашем исследовании, не только помогают лучше понять эмбриональное развитие, но и рассказывают больше о том, как формируются и регулируются плюрипотентные клетки на ранних стадиях», — говорит Фредрик Ланнер. — «Это важно для использования эмбриональных стволовых клеток в регенеративной медицине».

Исследователи также обнаружили неожиданную картину экспрессии генов, расположенных на X-хромосоме. Регуляция генов на X-хромосоме — особая проблема, поскольку клетки женщин имеют две X-хромосомы, а мужчин — только одну (XY). Чтобы избежать удвоенной экспрессии генов на X-хромосоме у женщин по сравнению с мужчинами, клетки женщин должны её компенсировать. У мышей, где этот процесс хорошо изучен, одна из двух X-хромосом просто отключается в течение первой недели. Однако было неясно, начинается ли этот процесс в первую неделю развития человеческого эмбриона.

«Мы смогли продемонстрировать, что баланс дозы достигается постепенно в течение 4–7 дней. Интересно, что это происходит совершенно новым способом — через подавление экспрессии генов с обеих X-хромосом в женском эмбрионе», — объясняет Рикард Сандберг.