Эмбрион человека на третьей неделе развития разобрали по клеткам

Британские и немецкие ученые провели перепись клеточных типов в человеческом эмбрионе на третьей неделе развития. Оказалось, что он во многом отличается от мышиных зародышей на той же стадии — например, в нем нашлись клетки крови, заметные в микроскоп. Кроме того, исследователи обнаружили в зародыше предшественников половых клеток — а вот зачатков нервной системы, наоборот, не нашли. Работа опубликована в журнале Nature.

Третья и четвертая неделя внутриутробного развития — самый загадочный из периодов человеческой жизни. На этой стадии многие женщины даже сами не знают о том, что беременны, и тем более редко замечают выкидыши и планируют аборты — а значит, человеческие эмбрионы не попадают в руки биологов и врачей. Поэтому делать выводы о раннем развитии человека приходится, изучая других млекопитающих или приматов.

Можно было бы, конечно, выращивать собственные модельные эмбрионы в лаборатории — но до недавнего времени эксперименты с зародышами после 14-го дня развития были запрещены. О причинах этого мы подробно рассказали в тексте «14 дней спустя». Одним из главных аргументов в пользу запрета было развитие нервной системы: считалось, что примерно в это время появляются предшественники нейронов — а вместе с ними и риск, что зародыш сможет что-то почувствовать.

Ричарду Тайзеру (Richard Tyser) из Оксфордского университета и его коллегам посчастливилось заполучить полностью сохранный человеческий эмбрион — от пациентки, которая на самой ранней стадии беременности запланировала аборт и подписала согласие на использование зародыша в научных целях. Исследователи оценили возраст эмбриона в 16-19 дней: на этой стадии как раз активно идет гаструляция, то есть разделение плоского диска на три слоя будущего тела и формирование плана строения организма (где будет голова, а где хвост, где правая половина, а где левая).

Авторы работы разобрали эмбрион на отдельные клетки и отсеквенировали их РНК. Это получилось сделать для 1195 клеток, в среднем в каждой обнаружили работу около 4 тысяч генов. Все клетки были генетически здоровы (без хромосомных аномалий) и достоверно принадлежали не матери, а ребенку — он был мужского пола, и в его клетках работали гены с Y-хромосомы.

Исследователи выгрузили все полученные результаты в открытый доступ — получилась база данных по работе генов в раннем зародыше, с которой смогут работать их коллеги, если решат, например, смоделировать эту стадию развития in vitro. Сами же ученые воспользовались этими данными, чтобы выяснить, из каких типов клеток состоял эмбрион.

Так, например, они обнаружили, что на этой стадии клетки внутреннего слоя (энтодермы, из нее потом образуется кишечник) и среднего слоя зародыша (мезодермы, она даст начало скелету, мышцам, сосудам и другим тканям) уже достоверно отличаются друг от друга и от клеток внешнего слоя (эктодермы, из нее получатся кожа и нервная система).

Кроме того, авторы работы нашли в эмбрионе предшественники половых клеток. Это было неудивительно: считается, что они образуются где-то с 11-14 дней развития. Зато, вопреки ожиданиям, они обнаружили эритробласты — предшественники эритроцитов. У мышей они так рано не появляются, но в этом эмбрионе исследователи достоверно их определили: и по экспрессии генов, и по цвету.

Наконец, у ученых не получилось найти ни нервных клеток, ни их предшественников — судя по всему, специализация нервной системы на этой стадии еще не началась. А значит, опасения по поводу того, что зародыш сможет что-то почувствовать, не подтвердились.

Авторы работы призывают относиться к их результатам с осторожностью: все-таки в их распоряжении был только один эмбрион, и неизвестно, насколько можно по нему судить о развитии людей в целом. Тем не менее, их наблюдения свидетельствуют о том, что он был абсолютно здоров и развивался нормально. А пока других подобных работ не появилось, их коллегам придется довольствоваться тем, что есть, и использовать эту базу данных об экспрессии генов как образец развития человека. Из нее уже как минимум стало ясно, что многие модели зародышей из стволовых клеток неплохо воспроизводят настоящий эмбриогенез, а вот у мышей, например, некоторые типы клеток работают немного по-другому и хорошей моделью служить не могут.

Раньше мы рассказывали о том, что в зародышах человека, возможно, происходит омоложение после оплодотворения, и о том, как эмбрионы мыши дорастили до стадии появления конечностей вне матки. А о том, как развиваются технологии клонирования, читайте в нашем тексте «Здравствуй, гхола».

Полина Лосева