Впервые выращены цельные синтетические эмбрионы мыши
Чтобы преодолеть нехватку органов, в настоящее время развивается синтетическая биология, которая в один прекрасный день сможет производить функциональные человеческие органы. В прошлом году исследователям из Университета Вирджинии удалось создать почти полноценный эмбрион мыши из стволовых клеток. В этом году другим ученым удалось создать полноценные синтетические эмбрионы с кишечным трактом, примитивным мозгом и бьющимся сердцем. Хотя процент успеха был невелик, полученный результат открывает путь к созданию эмбрионов.
Стволовые клетки обладают способностью трансформироваться в любой тип клеток. При выращивании in vitro (в лаборатории) они могут способствовать образованию эмбриональных или экстраэмбриональных тканей после микроинъекции в эмбрионы млекопитающих. Однако ранее было неизвестно, могут ли стволовые клетки, выращенные в изоляции, дать начало целым эмбрионоподобным структурам.
Впервые исследователи из Института Вейцмана в Израиле обнаружили, что стволовые клетки мыши могут самостоятельно собираться в полностью синтетические эмбриональные структуры, т.е. без участия яйцеклетки или сперматозоида. Культуру выращивали вне матки самки мыши, внутри биореактора (называемого «механической маткой»), используя стволовые клетки, выращенные в чашке Петри.
Эта механическая матка уже была испытана в прошлом году той же группой исследователей, чтобы позволить естественным эмбрионам мыши развиваться вне матки в течение нескольких дней. В новом исследовании ученые использовали то же устройство для кормления стволовых клеток мыши в течение более чем недели, что составляет примерно половину срока беременности мыши.
Синтетические эмбрионы развивались до 8,5 дня, имели кишечный тракт, нервную трубку, зачатки мозга и бьющееся сердце, а также плаценту и желточный мешок, окружающий эмбрион. Фактически, некоторые из стволовых клеток были предварительно обработаны химическими веществами, которые активировали генетические программы для превращения в плаценту или желточный мешок.
В итоге большинство стволовых клеток не смогли сформировать эмбрионоподобные структуры: 50 из 10 000 кластеров развивались правильно. Однако ученые с удовлетворением отмечают, что было зафиксировано 95-процентное соответствие с естественным эмбрионом мыши того же возраста — после анализа генетического профиля клеток — и что были сформированы функциональные органы.
На пути к выращиванию синтетических человеческих эмбрионов?
Профессор Джейкоб Ханна, возглавлявший исследование, сообщил газете Guardian, что синтетические эмбрионы не были «настоящими» эмбрионами и не имели потенциала для развития в живых животных, или, по крайней мере, не сделали этого при пересадке в утробы самок мышей. Помимо интереса к изучению того, как стволовые клетки формируют различные органы развивающегося эмбриона (и возможных заболеваний), этот прорыв открывает путь к выращиванию синтетических человеческих эмбрионов из стволовых клеток.
«В Израиле и многих других странах, таких как США и Великобритания, это законно, и у нас есть этическое одобрение, чтобы делать это с человеческими индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками. Это этическая и техническая альтернатива использованию эмбрионов«, — сказала Ханна в интервью газете «Guardian».
Мнения по этому вопросу разделились, некоторые считают, что прежде чем приступить к созданию эмбрионов, необходимо создать нормативно-правовую базу. Об этом говорит доктор Джеймс Бриско, который не участвовал в исследовании: «Синтетические человеческие эмбрионы не являются ближайшей перспективой. Мы знаем о человеческих эмбрионах меньше, чем о мышиных, и «неэффективность» синтетических эмбрионов мыши говорит о том, что перенос полученных результатов на человека требует дальнейших разработок«.