В том, что считается первым в мире достижением, биологи вырастили модели эмбрионов мыши в лаборатории без необходимости оплодотворенных яйцеклеток, эмбрионов или даже мыши, используя только стволовые клетки и специальный инкубатор. Это достижение, опубликованное в журнале Cell группой исследователей из Института науки Вейцмана в Израиле, представляет собой очень сложную модель того, что происходит во время раннего развития эмбриона мыши — на стадии сразу после имплантации. Это решающий этап: у людей многие беременности теряются на этом этапе, и мы действительно не знаем, почему. Наличие моделей позволяет лучше понять, что может пойти не так, и, возможно, понять, что мы можем с этим поделать.
Что особенно интересно в недавно опубликованной модели, так это ее очень сложная структура; он не только имитирует спецификацию клеток и схему строения тела на ранней стадии, включая предшественников сердца, крови, мозга и других органов, но также и «поддерживающие» клетки, подобные тем, которые находятся в плаценте и других тканях, необходимых для установления и развития. сохранить беременность. Самые ранние стадии беременности трудно изучать у большинства животных. Эмбрионы представляют собой микроскопические крошечные скопления клеток, которые трудно найти и наблюдать в матке.
Но мы знаем, что на этом этапе развития все может пойти наперекосяк; например, факторы окружающей среды могут влиять на развитие и мешать ему, или клетки не получают правильных сигналов для полного формирования спинного мозга, как, например, при расщелине позвоночника. Используя такие модели, мы можем начать задаваться вопросом, почему. Однако, несмотря на то, что эти модели являются мощным исследовательским инструментом, важно понимать, что они не являются эмбрионами. Они воспроизводят лишь некоторые аспекты развития, но не полностью воспроизводят клеточную архитектуру и потенциал развития эмбрионов, полученных после оплодотворения яйцеклеток сперматозоидами, — так называемых естественных эмбрионов. Команда, стоящая за этой работой, подчеркивает, что им не удалось разработать эти модели дольше восьми дней, в то время как нормальная беременность мыши длится 20 дней.
«Искусственные эмбрионы» человека на горизонте?
Область моделирования эмбрионов быстро развивается, и каждый год появляются новые достижения. В 2021 году нескольким командам удалось заставить человеческие плюрипотентные стволовые клетки (клетки, которые могут превращаться в клетки любого другого типа) самоагрегироваться в чашке Петри, имитируя «бластоцисту». Это самая ранняя стадия эмбрионального развития непосредственно перед сложным процессом имплантации, когда масса клеток прикрепляется к стенке матки. Исследователи, использующие эти модели человеческих эмбрионов, часто называемые бластоидами, даже смогли приступить к изучению имплантации в чашку, но этот процесс гораздо сложнее у людей, чем у мышей. Выращивание моделей человеческих эмбрионов той же сложности, что и мышиная модель, остается далекой перспективой, но мы все же должны рассмотреть ее. Важно отметить, что нам нужно знать, насколько репрезентативной будет такая модель; так называемый синтетический эмбрион в чашке Петри будет иметь свои ограничения в том, что он может рассказать нам о человеческом развитии, и мы должны это осознавать.
Этические ловушки
Эмбриональное моделирование невозможно без источника стволовых клеток, поэтому, когда речь заходит о будущем использовании этой технологии, важно задаться вопросом: откуда берутся эти клетки? Являются ли они эмбриональными стволовыми клетками человека (полученными из бластоцисты) или индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками? Последние могут быть получены в лаборатории, например, из кожи или клеток крови, или даже получены из замороженных образцов. Важное соображение заключается в том, требует ли использование клеток для этого конкретного типа исследований — попытки имитировать эмбрион в чашке — какое-либо конкретное согласие. Нам следует больше думать о том, как будет управляться эта область исследований, когда она должна использоваться и кем. Однако важно признать, что существуют существующие законы и международные руководства по исследованиям стволовых клеток, которые обеспечивают основу для регулирования этой области исследований.
В Австралии исследования с использованием моделей эмбрионов человека из стволовых клеток требуют лицензирования, аналогичного тому, которое требуется для использования естественных человеческих эмбрионов в соответствии с законом, действующим с 2002 года. Однако, в отличие от других юрисдикций, австралийское законодательство также определяет, как долго исследователи могут выращивать модели человеческого эмбриона, ограничение, которое некоторые исследователи хотели бы изменить. Независимо от этих или других изменений в том, как и когда проводятся исследования человеческих эмбрионов, прежде чем будет принято решение, необходимо более широкое обсуждение этого вопроса в сообществе.
Существует различие между запретом на использование этой технологии и таких технологий, как клонирование человека для репродуктивного использования, и разрешением исследований с использованием моделей эмбрионов для улучшения нашего понимания человеческого развития и нарушений развития, на которые мы не можем ответить никакими другими способами. Наука стремительно развивается. Хотя на данном этапе в основном это касается мышей, сейчас самое время обсудить, что это значит для людей, и подумать, где и как мы проводим черту на песке по мере развития науки.
