Биоинженерам из Кембриджского университета удалось добиться большого успеха в области регенеративной медицины – из разных типов эмбриональных стволовых клеток они вырастили настоящий мышиный эмбрион, возраст которого составил 13 дней после оплодотворения.
Как говорят сами авторы, их исследование поможет лучше понять процессы, которые происходят на самых ранних этапах эмбриогенеза, в том числе выяснить, почему что-то идет не так, и возникают проблемы, которые приводят к прерыванию беременности и выкидышу.
О результатах своей работы авторы сообщают в свежем выпуске журнала Science.
Эмбриогенез человека и млекопитающих – процесс сложный и еще до конца не изученный. Известно, что после оплодотворения (слияния яйцеклетки со сперматозоидом) образуется зигота. Затем примерно 30 часов длится сложный процесс подготовки зиготы к дроблению. В результате дробления формируется морула (она напоминают ягоду малины). На 2-5 день после оплодотворения получается бластоциста – это уже довольно сложная структура, состоящая из разных типов стволовых клеток. Бластоциста какое-то время (до срока 13-14 дней после оплодотворения) еще свободно плавает в матке, а потом прикрепляется к ее стенке.
Бластоциста содержит три разных типа клеток. Это эмбриональные стволовые клетки – из них формируется весь организм, трофобластные стволовые клетки, из которых получается внутренний слой эмбриона и плацента. Третья группа клеток – эндодермальные или экстратрофобластные стволовые клетки, из которых образуется желточный мешок, снабжающий эмбрион питательными веществами до того, как он прикрепляется к полости матки и начинает получать питание из плаценты.
В своем эксперименте ученые использовали две группы клеток мышей – эмбриональные и экстратрофобластные. Их поместили в трехмерный каркас, где они могли расти и развиваться.
Удивительно, но эти клетки начали взаимодействовать с помощью сигнальных молекул. В результате процесс пошел точно так, как он и должен происходить в организме: эмбриональные стволовые клетки заняли одну часть каркаса, а экстратрофобластные – противоположную. Между ними образовалась полость. Как раз в ней и должен в дальнейшем формироваться эмбрион. Процесс занял 14 дней. Все точно так, как и происходит в полости матки.
Как говорят авторы, дальше развитие выращенной в лаборатории бластоцисты все равно не пошло бы. Поскольку использовали они только два типа клеток, а без стволовых клеток, дающих начало желточному мешку, бластоциста долго не живет.
«В нашем эксперименте два типа клеток начали взаимодействовать между собой, и именно поэтому запустился процесс развития. Иначе ничего бы не произошло. Именно поэтому предыдущие попытки вырастить эмбрион из стволовых клеток не имели успеха. Такое взаимодействие между разными типами клеток и определяет для каждой из них положение в нужном месте и в нужное время», - говорит ведущий автор исследования профессор Магдалена Зерника-Гоетц (Magdalena Zernicka-Goetz).
«Мы знали, что взаимодействие клеток важно, но нас удивило, что клетки действительно направляют друг друга в нужное место, указывая путь с помощью различных сигнальных молекул», - добавляют ученые.
