Эмбрионы обезьян доросли в культуре до 25 дня после оплодотворения

Сразу две группы китайских ученых дорастили эмбрионы макака-крабоеда до 25 дня развития. Предыдущий рекорд составил 20 дней. Первая группа культивировала зародыши на подложке из нескольких видов межклеточных волокон. Вторая выбрала метод попроще и растила эмбрионы в пробирке. Но в обоих случаях развитие эмбрионов получилось во многом похожим на обычное, и у них даже, как и положено в этом возрасте, появились будущие нейроны и кроветворные клетки. Обе работы (первая, вторая) опубликованы в журнале Cell.

В апреле 2023 года исследователи из Шанхая сообщили, что дорастили искусственный зародыш обезьяны до 17 дней развития вне матки, то есть в пробирке (точнее в трехмерной культуре). Таким образом они проверили сразу две технологии: ту, что позволяет собрать эмбрион обезьяны из стволовых клеток, и ту, что позволяет вырастить его ex utero. Правда, сразу же признали, что какой-то из методов (а может, и оба) нуждаются в доработке, — поскольку, когда эмбрионы подсадили суррогатным матерям, беременность быстро прервалась.

Одновременно с ними работу вели еще две команды ученых, тоже из Китая: группа Тан Тао (Tao Tan) из Университета науки и технологий в Куньмине и группа Ван Хунмея (Hongmei Wang) из Института зоологии Китайской Академии Наук. Обе группы занимались искусственным культивированием — правда, работали с обычными зародышами макаков-крабоедов, полученными с помощью ЭКО. В 2019 году они довели эмбрионов до 20-го дня in vitro, их отчеты (1, 2) вышли в Science с разницей в две недели. С тех пор они отработали технологию, и теперь — на этот раз одновременно — показали новые результаты.

Метод, который использовала группа Тан Тао, выглядел так. Первые шесть дней после искусственного оплодотворения эмбрион развивался в обычной «плоской» культуре. После шестого дня, когда в норме зародыш должен оказаться в матке и начать имплантацию, его переносили в трехмерную культуру. Это сосуд, на дне которого лежит прослойка плотного геля из волокон межклеточного вещества, поверх него — толстый слой из геля, разбавленного жидкостью для культивирования с глюкозой. А сам эмбрион находится посередине в капсуле из другого волокнистого геля.

В этом аналоге матки некоторые из зародышей (около 20 процентов) продержались еще 19 дней, то есть до 25-го дня развития. У них появились разные оболочки, которые должны возникнуть к этому времени: например, амнион и желточный мешок. А внутри самих зародышей, судя по экспрессии генов, выделились предшественники нервной системы (нейроэктодерма), кроветворные клетки и предшественники половых клеток.

Группа Ван Хунмея использовала только один тип межклеточных волокон и только на стадии 10–12 дней развития. Все остальное время их эмбрионы проводили просто в пробирке с сывороткой — правда, с разными типами в зависимости от стадии. В такой системе они тоже дожили до 25 дня, причем дольше 20-го продержался каждый третий. Ученые заметили, что чаще всего зародыши гибли на 9–13 день, во время гаструляции (о том, что за процесс и чем он важен, мы рассказывали в материале «14 дней спустя»). Возможно, для этого процесса более значимо микроокружение в стенке матки, которое в пробирке имитировали волокна межклеточного вещества.

У этих зародышей тоже появились предшественники нервной системы, и, судя по экспрессии генов, они предварительно разделились на передний мозг, средний мозг и задний мозг, переходящий в спинной, — точно так же, как это обычно происходит у приматов. В задних отделах тела нейроэктодерма начала сворачиваться в нервную трубку (этот процесс называют нейруляцией), в которой ученые нашли будущие вставочные и двигательные нейроны. После 25 дня развитие эмбрионов остановилось (как и у другой группы), клетки начали умирать, а структуры — разрушаться.

Таким образом, обе команды эмбриологов синхронно установили новый рекорд в культивировании зародышей макака-крабоеда — несмотря на то, что пользовались разными методами. При этом обе группы отметили, что развитие эмбрионов похоже на то, что наблюдается in utero, но лишь до определенной степени. Например, у зародышей второй группы плохо формировались зародышевые оболочки — возможно, из-за нехватки межклеточного вещества вокруг — и иногда вообще не возникал желточный мешок. А зародыши первой группы развивались медленнее обычного: у них затормозились и дифференцировка нервной системы, и образование предшественников скелета и мускулатуры.

Раньше такие эксперименты эмбриологи уже проводили на мышах. Методы, которые они использовали, были гораздо сложнее — например, они культивировали зародыши во вращающемся сосуде. Но результаты получались похожими: можно собрать искусственный зародыш и дорастить его до восьмого дня развития (посмотреть на то, как это выглядит, можно здесь и здесь). Или взять полученный естественным путем зародыш — он доживает ex utero до одиннадцатого дня и начинает образовывать конечности.