Група ембріологів зробила черговий крок у моделюванні раннього розвитку людини: їм вдалося не тільки створити зародок зі стовбурових клітин, а й зімітувати його імплантацію в стінку матки. Правда, це відбувалося тільки в пробірці - тому замість матки вони використовували органоїд ендометрія, і нормально розвиватися імплантований зародок не зміг. Проте це показує, що штучний зародок мав багато властивостей справжніх ембріонів, і його можна використовувати як модель, наприклад, при розробці контрацептивів. Роботу опубліковано в журналі.
Досліджувати ранні стадії людського розвитку дуже непросто - цьому заважають дві проблеми. По-перше, немає доступних ембріонів: у перші тижні жінки часто не знають, що вагітні, і, навіть якщо хочуть, не встигають зробити аборт. А працювати з «зайвими» зародками, які залишаються, наприклад, після ЕКО, дозволено далеко не у всіх країнах.
По-друге, такі зародки важко вирощувати: наприкінці першого тижня вони повинні імплантуватися в стінку матки, щоб далі розвиватися нормально. Цю стадію ще не навчилися відтворювати, тому дослідникам доводиться імітувати її за допомогою різних підкладок і сигнальних речовин. В результаті, навіть якщо ембріон продовжує розвиватися, він все одно виходить не схожим на справжній зародок - як мінімум по своїй геометрії.
Групі вчених під керівництвом Ніколаса Ріврона (Nicolas Rivron) з Інституту молекулярної біотехнології Австрійської Академії Наук пощастило не зіткнутися з першою проблемою: вони працювали з культурою стовбурових клітин з донорського ембріона, що залишився після ЕКО (батьки передали його для досліджень). Озброївшись цими клітинами, вони спробували вирішити другу проблему і створити зародок, який буде схожий на справжній і зможе імплантуватися в модельну матку.
Для цього дослідники помістили клітини в лунки з гідрогелю, де ті утворили компактні сфери. Після цього на них подіяли інгібіторами трьох сигнальних шляхів, Hippo, TGF-^ і ERK. В результаті клітини, які знаходилися на поверхні сфер, перетворилися на трофектодерму - щільний шар клітин, з яких згодом утворюються позазародишеві тканини. Вони почали накачувати всередину сфери воду і перетворили її на клітинну кулю з порожниною всередині. Саме так виглядає зародок до кінця першого тижня розвитку, ця стадія називається бластоцистою.
При цьому всередині всіх бластоїдів (як дослідники назвали свій результат) мимоволі виділилися дві групи клітин, що нагадують примітивну ентодерму (ще одна майбутня позазародишева тканина) і епібласт (власне зародок, те, з чого потім формуються всі тканини тіла). Автори роботи розібрали бластоїди по окремих клітинах і перевірили, що ці три типи клітин з набору працюючих генів дійсно схожі на свої аналоги зі звичайних зародків. Більше ніяких типів у бластоїдах не знайшли - за винятком аналогів амніону, більш пізньої позазародишевої тканини, але їх нарахували не більше 3 відсотків.
Після цього вчені перевірили, чи зберігається у їхніх бластоїдів головна властивість бластоцисти - здатність до імплантації. Для цього вони підсадили бластоїди до органоїдів ендометрія - груп клітин, які імітують структуру стінки матки. Виявилося, що бластоїди можуть успішно прикріпитися до ендометрії. При цьому бластоїди, з яких видалили епібласт, залишивши тільки позазародишеві тканини, імплантуватися не змогли. Точно так само вони не прикріплювалися до ендометрію, який був не активований за допомогою жіночих статевих гормонів. Таким чином, всі основні механізми імплантації вони відтворили досить точно.
Дослідники залишили зародки рости на ендометрії протягом ще декількох днів. Їхні позазародишеві тканини розрослися і навіть почали виробляти хоріонічний гонадотропін - гормон, за концентрацією якого в крові у жінки визначають вагітність на ранніх стадіях. А ось власне зародкова частина, хоча і залишилася живою, так і не стала схожа на справжні ембріони, і на 13-й день експеримент зупинили.
Це не перше дослідження, авторам якого вдалося зібрати зі стовбурових клітин бластоїди. Більше того, раніше їх виходило створити навіть з неембріональних стовбурових клітин (про це наш текст «Здрастуй, гхоло!»). Але досі ніхто не перевіряв їх на здатність до імплантації. Наступним кроком має стати удосконалення моделі, яке дозволить зародковій частині бластоїдів розвиватися далі. А поки автори роботи обіцяють, що їхня модель могла б виявитися корисною при розробці середовищ для культивування ембріонів (їх використовують, наприклад, при ЕКО) - і перевірці контрацептивних препаратів, які блокують прикріплення бластоцисти до матки.
Про те, що заважало дослідникам ростити ембріони довше 13 дня розвитку, ми розповідали в матеріалі «14 днів потому». А ще писали про те, як в 2021 році це правило нарешті скасували, і про те, чому один з головних аргументів захисників «правила 14 днів», здається, не підтвердився.