Модель раннего развития человеческого эмбриона из стволовых клеток

Учёные из KAUST создали in vitro модель, имитирующую самые ранние моменты эмбриогенеза человека, на основе клеточных структур, подобных бластоцистам.

Бластоциста — первая структура, развивающаяся при эмбриогенезе млекопитающих. Она формируется примерно через пять дней после оплодотворения и до имплантации в матку. Бластоцисты содержат первые три клеточные линии эмбриона, жизненно важные для здорового развития и формирования органов. Этические ограничения серьёзно затрудняют использование человеческих бластоцист для исследований, что привело к ограниченному пониманию эмбриогенеза человека и его связи с дефектами развития.

Чтобы восполнить этот пробел в знаниях, необходима эффективная модель, избегающая этической проблемы уничтожения человеческих эмбрионов. Единственный способ создать бластоиды (бластоцистоподобные структуры) — использовать расширенные плюрипотентные стволовые клетки (EPS-клетки). Они обладают более высоким потенциалом развития, чем обычные эмбриональные стволовые клетки человека, и могут становиться как внеэмбриональными клеточными линиями (например, плацентой), так и формировать сам эмбрион.

Команда сначала вырастила трофэктодерму — внеэмбриональную линию, окружающую эмбрион. Затем её объединили с EPS-клетками в трёхмерной культуре. Примерно через пять дней EPS-бластоиды самоорганизовались, сформировав клеточную структуру, близкую по форме и функции к человеческой бластоцисте.

Первоначальные исследования показали, что EPS-бластоиды схожи по клеточному составу и транскриптому с человеческими эмбрионами, культивируемыми в течение примерно 6–10 дней. Этот двухэтапный протокол, хотя и перспективен, пока недостаточно эффективен, и команда работает над его оптимизацией.

Эта новая модель, вместе с другими недавно созданными, позволит получить представление о человеческом эмбриогенезе и изучать такие нарушения, как бесплодие. Работа демонстрирует возможность обойти этические проблемы и построить точную модель раннего эмбриогенеза человека исключительно из стволовых клеток. Будущие исследования на основе этой модели могут также внести вклад в регенеративную медицину, способствуя генерации клеток или тканей исключительно из стволовых клеток для замены утраченных или повреждённых тканей.