Первый в мире «синтетический эмбрион»: почему это исследование важнее, чем кажется

Биологи впервые в мире вырастили модели эмбрионов мыши в лаборатории без использования оплодотворенных яйцеклеток, эмбрионов или даже мыши — используя только стволовые клетки и специальный инкубатор.

Это достижение, опубликованное в журнале Cell командой из Института Вейцмана (Израиль), представляет собой сложную модель того, что происходит на ранней стадии развития эмбриона мыши — сразу после имплантации.

Это критическая стадия: у человека многие беременности прерываются примерно на этом этапе, и мы не до конца понимаем почему. Наличие моделей позволяет лучше понять, что может пойти не так, и, возможно, найти способы это предотвратить.

Сложнейшая структура

Особенность новой модели — её исключительно сложная структура. Она не только имитирует спецификацию клеток и план строения раннего зародыша, включая предшественников сердца, крови, мозга и других органов, но и «поддерживающие» клетки, такие как клетки плаценты и других тканей, необходимых для установления и поддержания беременности.

Ранние стадии беременности трудно изучать у большинства животных. Эмбрионы микроскопичны, их сложно обнаружить и наблюдать в матке.

Известно, что на этой стадии развитие может пойти неправильно: например, из-за влияния факторов среды или сбоя в сигналах для формирования спинного мозга (как при spina bifida). Используя подобные модели, мы можем начать выяснять причины.

Однако, несмотря на мощный исследовательский потенциал, важно понимать, что эти модели не являются эмбрионами.

Они воспроизводят лишь некоторые аспекты развития, но не полностью копируют клеточную архитектуру и потенциал развития эмбрионов, полученных после оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом (так называемых натуральных эмбрионов).

Авторы работы подчеркивают, что им не удалось развить эти модели дольше восьми дней, в то время как нормальная беременность у мышей длится 20 дней.

Будут ли «синтетические эмбрионы» человека?

Область моделирования эмбрионов развивается быстро, с новыми достижениями каждый год.

В 2021 году нескольким командам удалось заставить человеческие плюрипотентные стволовые клетки самоорганизовываться в чашке Петри, имитируя стадию бластоцисты — самую раннюю стадию эмбрионального развития непосредственно перед сложным процессом имплантации.

Исследователи, использующие эти модели человеческих эмбрионов (часто называемые бластоидами), даже начали изучать имплантацию in vitro, но этот процесс у человека гораздо сложнее, чем у мышей.

Создание моделей эмбрионов человека такой же сложности, как теперь достигнуто у мышей, пока остается отдаленной перспективой, но её уже стоит учитывать.

Важно понимать ограничения такой модели: так называемый синтетический эмбрион в чашке Петри сможет рассказать нам о развитии человека лишь частично.

Этические ловушки

Моделирование эмбрионов невозможно без источника стволовых клеток. Поэтому, думая о будущем этой технологии, необходимо задаваться вопросами: откуда берутся эти клетки? Это человеческие эмбриональные стволовые клетки (полученные из бластоцисты) или индуцированные плюрипотентные стволовые клетки? Последние можно создать в лаборатории из клеток кожи или крови, в том числе из замороженных образцов.

Важный вопрос: требует ли использование клеток для этого конкретного типа исследований — попытки имитировать эмбрион in vitro — какого-либо специального согласия. Необходимо больше думать о том, как будет регулироваться эта область исследований, когда и кем она должна использоваться.

При этом важно признать, что уже существуют законы и международные руководства по исследованиям со стволовыми клетками, которые обеспечивают основу для регулирования этой сферы.

Например, в Австралии исследования с использованием моделей эмбрионов человека из стволовых клеток потребуют лицензирования, аналогичного использованию натуральных человеческих эмбрионов по закону, действующему с 2002 года. Однако, в отличие от других юрисдикций, австралийский закон также диктует, как долго исследователи могут выращивать модели эмбрионов человека — ограничение, которое некоторые ученые хотели бы изменить.

Независимо от подобных изменений в правилах исследований эмбрионов человека, необходимо более широкое общественное обсуждение этой темы.

Существует разница между запретом использования этой технологии (и технологий вроде клонирования) для репродуктивных целей у человека и разрешением исследовательской работы с моделями эмбрионов для углубления нашего понимания развития человека и его нарушений, которое невозможно получить другими способами.

Наука быстро движется вперед. Хотя пока в основном на примере мышей, сейчас самое время обсудить, что это означает для человека, и решить, где и как мы проведем черту по мере развития науки.