Исследователи из Института Фрэнсиса Крика заставили стволовые клетки вырасти в зародышевые мешки (амнионы), наполненные питательной жидкостью.
Ученые вырастили зародышевые мешки человеческого эмбриона до 4 недель
Исследователи из Института Фрэнсиса Крика, Лондон вырастили из стволовых клеток зародышевые мешки, наполненные питательной жидкостью. Модели выросли до тех же размеров, что и четырехнедельный мешок, окружающий развивающийся эмбрион человека. Эти модели можно использовать для изучения защитных структур эмбриона на самым ранних стадиях его развития.
Амниотический мешок защищает развивающиеся эмбрионы. Ученые создали усовершенствованную модель амниотического мешка. Lennart Nilsson, TT/Science Photo Library
Первые недели развития эмбриона исследовать трудно и рискованно, поскольку можно повредить только-только оформляющийся плод. Например, очень рискованно брать пробы тканей. Поэтому этот период развития плода остается недостаточно изученным. Но ученые нашли выход: они выращивают ткани и органоиды из стволовых клеток и исследуют получившиеся модели в лабораторных условиях, чтобы помочь беременным женщинам, когда случаются нарушения в развитии плода или возникает угроза здоровью матери.
Амнион (или амниотический мешок) — это тонкая прозрачная пленка, образующая заполненный жидкостью мешок. Он защищает эмбрион и поддерживает его развитие. Получить доступ к ткани амниона и изучить ее на ранних стадиях беременности трудно, но в новом исследовании, опубликованном в журнале Cell, ученые воспроизвели процесс развития амниотического мешка в течение первых 4 недель.
Для создания модели Борзо Гариби, биолог из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне в течение дня воздействовал на эмбриональные стволовые клетки одним типом сигнальных молекул, а на следующий день — другим. Затем клетки поместили в культуру, и они постепенно сформировали крошечные мешочки, наполненные жидкостью, которые в течение трех месяцев продолжали расширяться и достигли примерно 2 сантиметров в диаметре. «Свойства самоорганизации этих клеток просто поразительны», — говорит соавтор исследования Сильвия Сантос.
Четырехнедельные мешки
Структура, развившаяся в амниотический мешок, заполненный жидкостью, на 18-й день.
Ученые показали, клетки имитируют амниотический мешок, соответствующий четырехнедельному возрасту развития эмбриона. Мешки состояли из двухслойной мембраны и были заполнены жидкостью. Структура, напоминающая желточный мешок, который питает эмбрион, также была прикреплена к амниотическому мешку, но через две недели исчезла.
Амниотические мешки выросли достаточно большими, чтобы команда смогла извлечь и проанализировать жидкость, которая была богата белками и метаболитами, важными для здоровья и роста плода. Содержимое было похоже на то, что было обнаружено в амниотической жидкости человеческих плодов на более поздних стадиях развития.
Джанет Россант, биолог из Детской больницы Торонто, которая не принимала участия в работе, говорит, что пока неясно, насколько точно модель имитирует поздние стадии развития околоплодных вод, поскольку она представляет собой гораздо более раннюю стадию, экспериментальных данных о которой собрано очень мало.
Кадр видеосъемки, демонстрирующий формирование постгастрального амниоида с 0 примерно на 10 день.
Для изучения серьезных осложнений, связанных с повреждением зародышевых оболочек, в том числе амниотического мешка, и нарушениями в околоплодных водах исследователям потребуются модели, имитирующие более поздние стадии развития, когда эти осложнения обычно возникают.
Исследователи планируют вырастить еще более крупные мешочки и поместить в жидкость эмбриональные клетки, имитирующие растущий эмбрион, чтобы изучить взаимодействие структур. Россант также считает это направление перспективным: «Амнион постоянно взаимодействует с самим эмбрионом, без него просто как амниотический мешок он не имеет большого значения. Но если они введут эмбриональные клетки, все станет намного интереснее».