Три обезьяны забеременели искусственными эмбрионами

Китайские эмбриологи собрали зародыши макака-крабоеда из стволовых клеток и дорастили их до 17 дня развития. До сих пор на обезьянах таких результатов никто не получал; большинство искусственных зародышей выращивали из мышиных клеток. Ученые пересадили несколько собранных эмбрионов суррогатным матерям — и три из них даже прижились, но дальше расти не смогли и остановились в развитии. То есть, возможно, получились не полностью идентичными обычным зародышам. Работа опубликована в журнале Cell Stem Cell.

Если бы удалось собрать полноценный эмбрион без участия сперматозоида и яйцеклетки, это решило бы множество проблем, как научных, так и практических. Например, можно было бы исследовать, откуда берутся аномалии развития на ранних стадиях. Или проверять лекарства на тератогенность. Но искусственных зародышей, которые развивались бы точно так же, как и обычные, никто пока не создал.

Дальше всего в этом направлении продвинулись израильские и британские ученые, которые тренируются выращивать эмбрионы мышей вне матки. Их зародыши продержались в культуре восемь дней, до стадии, на которой начинают образовываться конечности. С эмбрионами человека так пока не получилось — искусственные зародыши дорастают только до стадии бластоцисты (полого клеточного шара), это примерно неделя после оплодотворения.

Теперь китайские ученые под руководством Лю Чженя (Zhen Liu) из Института нейронаук в Шанхае решили поставить аналогичный эксперимент на макаках-крабоедах — то есть на модели, которая куда ближе к человеку, чем мышь. Сами искусственные зародыши они собирали по тому же принципу, что их израильские и британские коллеги. В качестве исходника они использовали культуру эмбриональных стволовых клеток макака — то есть таких, которые могут дать начало любым тканям зародыша. Затем клетки разделили на две группы, и на одну из них подействовали сигнальным веществами, которые превратили ее во внезародышевую ткань (трофобласт). После этого две группы соединили обратно, трофобласт образовал слой клеток вокруг эмбриональных стволовых клеток — и получился бластоид, аналог бластоцисты.

Чтобы убедиться в том, что искусственный эмбрион по клеточному составу похож на настоящий, ученые продержали его несколько дней in vitro и разобрали обратно на клетки. Они проверили, есть ли на клетках ключевые белки-маркеры, по которым различают клеточные слои в ранних зародышах. А потом отсеквенировали РНК в шести тысячах клеток искусственного эмбриона. В итоге исследователи не нашли существенных отличий между своими искусственными зародышами и обычными зародышами макаков — хотя в бластоидах были некоторые клетки, которым не нашлось полных аналогов в обычной бластоцисте.

После этого ученые отобрали самые удачные эмбрионы и продолжили выращивать их in vitro, попутно сравнивая с обычными бластоцистами макака. Бластоиды, как и бластоцисты, доросли до 15 дня, и у них появились зародышевые оболочки. После этого бластоцисты остановились в развитии, а искусственные бластоиды продолжили расти. И к 17-му дню у них появились признаки гаструляции, то есть эмбриональные клетки начали формировать внешний, внутренний и средний слои клеток будущего тела. А еще у зародыша образовалась передне-задняя ось.

Наконец, исследователи решили проверить, насколько жизнеспособными окажутся их бластоиды в настоящей матке. Они выбрали восемь суррогатных матерей-обезьян и подсадили каждой 8–10 бластоидов. Три обезьяны забеременели: у каждой из них на УЗИ был заметен вырост на поверхности эндометрия (судя по всему, это был прикрепившийся эмбрион), а в крови выросла концентрация гонадотропина (по которому определяют ранние стадии беременности). Правда, на второй неделе признаки беременности исчезли.

Таким образом, авторы работы, с одной стороны, создали ценную модель для исследований. Собранные ими искусственные зародыши доросли до той стадии, после которой формируется план тела  — а значит, можно изучать аномалии развития. И это та стадия, которую пока не получилось воспроизвести на зародышах человека, поскольку во многих странах эксперименты с ними ограничены 14-м днем после оплодотворения. К тому же, ученые рассчитывают, что смогут растить эмбрионы еще дольше, если воспользуются более сложной технологией культивирования, которую отработали на мышах их израильские и британские коллеги.

С другой стороны, сами исследователи убедились в том, что их модель — не полный аналог природных эмбрионов, поскольку они не смогли развиваться в организме суррогатной матери. Так что дальше ученым придется выяснить, в чем дело: в каких-то свойствах исходных клеток, которые мешают им сформировать полноценный зародыш, или в том, что какие-то условия культивирования подобраны неоптимально. 

О том, как ученые тренировались собирать человеческие зародыши из стволовых клеток и чем это похоже на клонирование, читайте в тексте «Здравствуй, гхола». А о том, что мешает выращивать их дольше определенного срока, мы рассказывали в материале «14 дней спустя».