Выращивание развитых эмбрионов мыши вне матки
Исследователям из Института Вейцмана впервые удалось вырастить эмбрионы мыши вне матки на продвинутых стадиях развития, включая формирование органов. Метод, разработанный группой профессора Джейкоба Ханны, позволяет наблюдать за процессом развития в течение шести дней (около трети 20-дневной беременности мыши) после имплантации, когда у эмбриона уже есть четкий план тела и видимые органы. Результаты опубликованы в Nature.
Решение вековой задачи
Наблюдение за тем, как шар идентичных клеток прикрепляется к стенке матки и развивается в нервную систему, сердце, желудок и конечности, было сложной задачей в эмбриологии млекопитающих почти 100 лет. До сих пор знания основывались на изучении прозрачных яиц рыб или лягушек либо на статических изображениях dissected эмбрионов мыши.
Двухэтапный метод
Метод, разработанный за семь лет проб и ошибок, состоит из двух этапов:
Первые два дня: Эмбрионы мыши в возрасте несколько дней (после имплантации), представляющие собой шары из 250 идентичных стволовых клеток, помещали на специальную питательную среду в лабораторной чашке. Клетки прикреплялись к среде, как к стенке матки, начинали быстро расти и дифференцироваться в три слоя: внутренний, средний и внешний.
Следующие дни (формирование органов): Эмбрионы переносили в питательный раствор в крошечных стаканах, которые помещали на вращающиеся роллеры. Перемешивание обеспечивало равномерное питание эмбрионов в отсутствие материнского кровотока к плаценте. Тщательно контролировались не только состав питательных веществ и газов (кислород и CO2), но и давление газов.
Проверка и перспективы
Сравнение с эмбрионами, извлеченными из беременных мышей в соответствующие периоды, показало, что процессы разделения на слои и формирования органов были практически идентичны.
Успешное введение генов флуоресцентных меток в эмбрионы подтвердило, что система пригодна для различных генетических манипуляций и экспериментов. «Мы думаем, вы можете вводить гены или другие элементы в клетки, менять условия или заражать эмбрион вирусом, и наша система даст результаты, согласующиеся с развитием внутри матки мыши», — говорит Ханна.
Новый метод может удешевить и ускорить исследования в биологии развития, сократив потребность в лабораторных животных. Следующим шагом станет попытка создать для исследований искусственные эмбрионы из стволовых клеток, чтобы полностью избежать этапа извлечения эмбрионов из беременных мышей. Метод поможет изучить причины неудачной имплантации, короткого «окна» для имплантации, потери «стволовости» клеток и условий, ведущих к нарушениям развития.