Китайские исследователи впервые создали модель человеческого эмбриона, способную выращивать клетки для органов

[Article Publisher]

Новое исследование китайских ученых приближает человечество к выращиванию органов и их последующей трансплантации.


Исследователи создали первую в истории модель эмбрионального диска, способную выращивать клетки, предшествующие появлению органов у человеческих эмбрионов. Чтобы достичь этого, потребовалось много лет. Стволовые клетки чрезвычайно трудно контролировать таким образом, чтобы выращивать настоящие органы.

Кроме того, здесь также присутствует этический аспект, поскольку согласно международным рекомендациям, культивирование человеческих эмбрионов на этапе 2 недель после оплодотворения запрещено. В этот период начинается стадия, называемая гаструляцией. В ходе неё эмбрион трансформируется из одномерного слоя эпителиальных клеток в многослойную, многомерную форму, называемую гаструлой. В результате образуется трёхслойный организм, состоящий из эндодермы, мезодермы и эктодермы.

“Гаструляция — это процесс формирования базовой архитектуры тела, в результате которого эмбрион превращается из плоского диска в трехмерную структуру”, — объясняет ведущий автор исследования, профессор Института зоологии Китайской академии наук Юй Лэцянь.
Этот переход характеризует стадию, на которой клетки человеческого организма получают необходимые предшественники для формирования органов. Единственным способом изучения этого периода развития, который длится от 2 до 3 недель, являются выращенные в лаборатории модели, имитирующие человеческие эмбрионы. Однако до сих пор подобные модели не могли воспроизвести естественные процессы.



Cell
Как отмечает Юй Лэцянь, предыдущие модели человеческого эмбриона генерировали лишь соответствующие типы клеток и не могли воссоздать первичную полоску, определяющую продольную ось симметрии тела будущего зародыша. Из-за этого клетки развивались хаотично и неконтролируемо, отклоняясь от реального развития человеческого эмбриона.

Хотя это нельзя полностью сравнить, сложность управления лабораторными плюрипотентными клетками таким образом, чтобы они упорядочивались аналогично естественным, также остается проблемой для исследователей-нейробиологов.



В своём исследовании китайские учёные обратились к пространственной биологии — это новая область, которая использует точное позиционирование, в данном случае ранних человеческих клеток, для максимально точного воспроизведения естественных структур. Это позволило зародышевым клеткам будущих органов расти.

В ходе исследования учёным удалось создать эмбриональные модели, которые они назвали «дисковыми гаструлоидами», способные переходить в стадию гаструляции и формировать структуры, похожие на первичные полоски. Этого не удавалось достичь ни в одной другой лабораторной модели.


После этого исследователи наблюдали миграцию клеток по поверхности диска. Это явление происходит в процессе развития человеческого эмбриона. По результатам исследования, более 80 % биоинженерных моделей успешно воспроизвели эти процессы развития.

Учёные наблюдали, как у дискообразных гаструлоидов развивались нервные трубки, примитивный кишечник с клетками, предшествующими формированию лёгких, печени и поджелудочной железы, а также сердечная камера, которая самостоятельно ритмично сокращалась.

Дальнейший анализ отдельных клеток подтвердил, что модели отражают клеточный состав 21-дневного человеческого эмбриона. Юй Лэцянь подчеркивает, что исследование закладывает основу для дальнейшего крупномасштабного модульного производства клеток, предшествующих развитию внутренних органов человека.

И хотя до получения культивированных человеческих органов, выращенных из лабораторных эмбрионов, ещё далеко, это исследование значительно ускоряет развитие.