Развитие человеческого эмбриона: ЭМБРИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА | Энциклопедия Кругосвет

Суперняня для эмбриона | 74.ru

В методе экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) появилась новая технология. Теперь с помощью суперсовременного оборудования за развитием эмбриона можно наблюдать в режиме реального времени. Специалисты считают это настоящим прорывом, поскольку теперь эмбриологи могут контролировать хрупкое состояние начала человеческой жизни круглосуточно.

Данная технология есть в Центре лечения бесплодия ДНК Клиники. «Результат лечения бесплодия методом ЭКО напрямую зависит от согласованной работы лечащего врача и эмбриолога, – говорит главный врач ДНК Клиники и Центра лечения бесплодия Татьяна Пестова. – Врач контролирует состояние женского организма, а эмбриолог, специалист, изучающий развитие человеческого организма от момента оплодотворения яйцеклетки до рождения ребенка, – создание всех благоприятных условий для появления и развития человеческого зародыша вне материнского организма».

В природе организм матери сам защищает яйцеклетки и эмбрионы, обеспечивая им стабильные условия для развития. Вне ее организма они очень чувствительны к колебаниям условий внешней среды, поэтому перед эмбриологами стоит крайне важная задача – свести к минимуму их воздействие, как можно больше приблизив условия содержания эмбрионов к естественным. Для этого в Центре лечения бесплодия ДНК Клиники появилась передовая технология непрерывного наблюдения за эмбрионами, которая позволяет осуществлять осмотр, оценку качества и темпов развития эмбрионов, не открывая инкубатор и не извлекая их наружу. Это стало возможным благодаря появлению системы PrimoVision. Кроме того, будущие родители с помощью видеокамеры, встроенной в микроскоп, также могут контролировать и следить за развитием эмбрионов, получать изображение своих будущих деток еще до того, как они будут перемещены в полость матки. Для них каждый миг ожидания настолько важен, что такая возможность позволяет быть сопричастным появлению малыша на свет каждую минуту.

Иммунная система матки, как самый строгий судья, не позволит прикрепиться больному и поврежденному эмбриону. В циклах ЭКО эмбриолог имеет дело сразу с несколькими эмбрионами. Они различаются: есть идеальные, менее перспективные и аномальные, поэтому задача эмбриолога – выбрать два, иногда три, самых перспективных эмбриона, чтобы затем перенести их в полость матки. Чтобы оценить их внешний вид, специалист эмбриологии обращает внимание на темп развития эмбриона и скорость деления клеток.

При традиционном способе оценки за время роста и развития (до 120 часов) он мог позволить себе только ограниченное число осмотров эмбриона при помощи высокоточного микроскопа, не чаще чем один или два раза в день. Поскольку для этого эмбрионы необходимо было извлекать из инкубатора, что само по себе уже вызывает стресс у него. Даже при кратковременном осмотре (обычно менее полуминуты) температура и среда, в которой находятся эмбрионы, незначительно изменяются. Кроме того, при каждом осмотре клетки подвергаются воздействию неконтролируемого света, слабых электромагнитных полей и токов – все эти факторы могут негативно повлиять на развитие эмбриона. Новая технология непрерывного наблюдения за эмбрионами позволяет свести все эти риски к минимуму и повысить шансы на успех тех пар, которые проходят ЭКО.

Главный врач ДНК Клиники и Центра лечения бесплодия Татьяна Пестова приглашает всех, кто столкнулся данной проблемой и не может зачать ребенка самостоятельно, на день открытых дверей. Встретиться со специалистами Центра и ДНК Клиники и задать им все интересующие вопросы, узнать, каких высот достигла эмбриология, даже побывать в сердце клиники ЭКО – эмбриологической лаборатории, заглянуть внутрь инкубаторов и увидеть развитие эмбрионов в режиме реального времени можно в субботу, 9 ноября, в Центре лечения бесплодия по адресу: ул. Яблочкина, 3. Участие в мероприятии бесплатное, необходимо только заполнить анкету на сайте.

В «ДНК Клинике» ждут пары, у которых не получается забеременеть в течение 12 месяцев половой жизни без предохранения. Эксперты «ДНК Клиники» готовы работать с самыми сложными случаями бесплодия. Оператор перезвонит по указанному в анкете номеру телефона и задаст уточняющие вопросы. А персонал клиники будет ждать всех заинтересованных на встречу. После консультации специалиста можно будет выбрать для себя доктора, вызвавшего наибольшее доверие, поскольку это так важно в столь деликатном вопросе.

Эмбриология – наука о развитии зародыша. Эмбриолог – врач, лечащий бесплодие

Медицинская эмбриология – это наука, которая изучает развитие человеческого зародыша, его метаболические, структурные и функциональные особенности в разрезе мать-плацента-плод. Дополнительно наука изучает причины возникновения уродства и прочих отклонений, а также механизмы регулирования эмбриогенеза. В современной медицине одним из значимых направлений работы эмбриологии является исследование источников и механизмов развития тканей (гистогенез).

Эмбриология основные задачи

1. Изучение влияния разнообразных эндогенных и экзогенных факторов на эмбрион человека.
2. Влияние микроокружения на формирование и строение половых клеток.
3. Развитие и взаимодействие тканей, систем и органов, исследование механизмов, контролирующих и осуществляющих функцию зачатия потомства и обеспечивающих гомеостаз зародышей человека и других млекопитающих.
4. Изучение критических периодов развития.

Кроме этого современная эмбриология изучает процесс культивирования яйцеклеток, зародышей и внедрение их в матку. Развитие данного направления науки позволяет медикам решать актуальные и важные проблемы в области искусственного оплодотворения женщин в случае бесплодности, проводить цитодиагностику патологии беременности и решать другие задачи.

Эмбриональное развитие человека

Эмбриология доказала, что эмбриональное развитие человека является прямым следствием эволюции. Оно в определенной степени отображает черты развития прочих форм жизни на планете, поскольку начальные стадии формирования зародыша человека схожи с ранними стадиями развития хордовых животных более низкого класса. В ходе эмбрионального развития сохраняются общие черты и этапы, характерные для развития позвоночных животных. Но у человека на ранней стадии формирования появляются и особенности, отличающие его от других видов позвоночных. Внутриутробное развитие эмбриона человека продолжается около 280 суток. Эмбриология делит его на три этапа:

• Начальный – 1-я неделя развития;
• Зародышевый – 2-8-я недели развития;
• Плодный – начиная с девятой недели развития и заканчивая рождением ребенка.

Эмбриональные зачатки тканей и органов закладываются в конце зародышевого периода. Зародыш приобретает все ключевые черты, характерные для человека. А к началу третьего месяца развития длина эмбриона составляет уже 40 мм с массой около 5 грамм. Эмбриология повышенное внимание уделяет особенностям половых клеток, процессу оплодотворения и развития человека на первоначальных стадиях. В период, когда образовываются зиготы, дробление, гаструляция, формируются зачатки осевых органов и зародышевых оболочек, гистогенез и органогенез, взаимодействия в разрезе мать — плод.

Кто такой эмбриолог

Эмбриолог – это врач, обладающий современными, репродуктивными, вспомогательными способами и технологиями, который в рамках своей медицинской компетенции проводит:

• инсеминацию — искусственное введение половых клеток мужчины в полость матки с целью последующего оплодотворения;
• культивирование и перенос эмбрионов в матку;
• оценивает качество спермы, пунктированных ооцитов и результатов оплодотворения.

Эмбриолог создает максимально благоприятные условия для соединения половых клеток мужчины и женщины, обходя те преграды, которые не дают шанса в естественных условиях зародиться новой жизни.

Компетенция врача эмбриолога

Эмбриолог занимается изучением развития человеческого организма с точки формирования одноклеточной зиготы или оплодотворенной яйцеклетки, до появления младенца. Другими словами, эмбриолог выполняет роль контролера-наблюдателя и его ключевая функция – содействие. Только он может создать необходимые благоприятные условия для оплодотворения вне организма человека.

Какие болезни лечит эмбриолог

• Нарушение овуляции;
• Мужское бесплодие;
• Синдром поликистозных яичников;
• Спаечный процесс.

«Центр ЭКО» в Петрозаводске: лечение половых расстройств

«Центр ЭКО» – современная клиника, специализирующаяся на лечении женского и мужского бесплодия, не смотря на его характер, а также любые формы женских и мужских половых расстройств. В центре работают специалисты высокого профиля, проводящие весь комплекс эмбриологических манипуляций, начиная от получения гамет до переноса эмбрионов или их криоконсервации.

Ученые впервые устранили дефект в геноме зародыша человека — Российская газета

Эту работу ученых США, Китая и Южной Кореи уже называют прорывом в генетике. Эксперимент открывает возможность на ранней стадии развития человеческого эмбриона исправлять полученные им по наследству генетические поломки. Надо отметить, что такие попытки неоднократно предпринимались и ранее, в частности, учеными из Китая, но заканчивались неудачей. После вмешательства генетиков в ДНК появлялись не только новые ошибки, но и так называемые химеры, у которых часть клеток была успешно отредактирована, а часть принадлежала старой мутации.

И вот впервые редактирование генома прошло успешно. Эксперимент проводила группа ученых под руководством Шухрата Миталипова, уроженца Алма-Аты, который с 1995 года живет и работает в США. В эксперименте с эмбрионом ученый применил молекулярный редактор CRISPR/Cas9, с помощью которого можно вносить исправления в различные гены. В данном случае ремонтировался дефектный ген, который является причиной серьезной наследственной болезни — гипертрофической кардиомиопатии (ГКМ). Она встречается у каждого из 500 человек и считается неизлечимой, может стать причиной остановки сердца внешне здоровых людей. В чем же суть этого эксперимента?

— В лаборатории яйцеклетки здоровых женщин-доноров оплодотворяли спермой мужчины-донора, больного ГКМ, — сказал корреспонденту «РГ» профессор Сколтеха и Университета Ратгерса (США), заведующий лабораториями Института молекулярной генетики РАН и Института биологии гена РАН Константин Северинов. — Здесь надо пояснить, что в наших клетках содержатся две копии большинства генов. Так вот у всех больных ГКМ одна копия гена MUBPC3 нормальная, а другая — с мутацией, то есть половина сперматозоидов у мужчины-донора в норме, а половина — с мутацией. Точно такое же соотношениe было бы у эмбрионов, полученных от этого мужчины, то есть половина — здоровых, а половина — с ГКМ. Но после редактирования методом CRISPR/Cas9 количество здоровых эмбрионов составило уже не 50 процентов, а 72! Разница очень существенная, которая свидетельствует об очевидном успехе ремонта генома. Если бы пара, в которой один или оба партнера больны ГКМ, решила завести здорового ребенка, то такое редактирование существенно повысило бы эту вероятность.

Конечно, это не 100 процентный результат, но достижение очень серьезное. Авторы утверждают, что представляют, как можно существенно повысить этот показатель. Также они намерены изучить, насколько такая технология применима для исправления других генов, ответственных за различные наследственные болезни. Данное исследование дает надежду многим семейным парам с дефектами в генах иметь здоровое потомство.

Справка «РГ»

Чтобы вылечить генетическую болезнь, нужно исправить генетическую информацию, вызванную мутацией. К примеру, гемофилия, от которой страдал царевич Алексей Романов, вызвана изменением всего одной буквы ДНК, а всего в нашем геноме их 6 миллиардов. Надо найти только одну «опечатку» и исправить ее в заданном месте, не изменив ничего больше. Именно это делает молекулярный «скальпель» CRISPR/Cas9. Он ищет мутацию и «вырезает» ее из ДНК, а на ее место вставляет здоровую копию из парной хромосомы.

Важно отметить, что у больных ГКМ в двойной спирали ДНК повреждена только одна копия гена, что позволяет копировать здоровый ген и вставлять эту копию на место удаленного. Но есть немало наследственных болезней, когда повреждены обе копии, и тут придется применять другие варианты редактирования.

Single Cell Collection of Trophoblast Cells in Peri-implantation Stage Human Embryos

Имплантация человека и появление ранней плаценты исторически трудно исследовать и остаются в значительной степени неизвестными, потому что человеческие ткани недоступны на данном этапе, когда беременность клинически не обнаруживается. Модели животных являются неадекватными, так как плацентация человека имеет свои уникальные особенности по сравнению с другими эвтерианскими млекопитающими. Например, человеческая плацента вторгается глубоко в decidua с некоторыми клетками trophoblast достижения по крайней мере внутренняя треть миометрия матки в то время как другие клетки реконструировать маточных спиральных артерий. Даже наши ближайшие эволюционные предки, не-человеческие приматы, показывают различия в плацентарный морфологии и трофибласт взаимодействия с материнской^{решающих тканей 1,2,3}. Получение предварительной имплантации человеческих эмбрионов в пробирке было невозможно до 1980-х годов, когда клиническое оплодотворение человека в пробирке (ЭКО) началось как обычная практика для^{лечения бесплодия 4}. Теперь, человеческие бластоцисты могут быть выращены в пробирке, чтобы обеспечить выбор более жизнеспособных эмбрионов для передачи, а также позволяют безопасное генетическое тестирование. Улучшение методов культуры эмбрионов, а также все более все более использование ЭКО дали много излишков бластоцист, который остается после цикла лечения пациента были завершены. С согласия пациента, IRB утверждения, и с определенными ограничениями, эти бластоцисты могут быть использованы для научных исследований. Они стали бесценным ресурсом, которые были использованы для получения человеческих эмбриональных^{стволовых клеток 5,}понимая переход внутренней клеточной массы к эмбриональным стволовым клеткам^6,,7, а в последнее время, были успешно культурны до дня (D) 13^{для реконструкции человеческой имплантации 8,9}. Используя недавно разработанные подходы одноклеточной омики, доступ к этой стадии имплантации тканей эмбриона человека предоставил уникальную возможность описать молекулярные механизмы, которые регулируют этот высокодинамительный процесс дифференциации клеток, которые ранее^{было невозможно исследовать 10,,11,12,13}.

Здесь мы описываем методы, используемые в нашей недавней публикации, характеризующие динамику дифференциации трофибласта во время имплантации^{человека 12.} Этот протокол включает в себя потепление vitrified бластоцисты, расширенный эмбрион культуры до D12 после ЭКО, энзиматическое переваривание эмбриона в одиночные клетки, и сбор клеток для вниз по течению анализы (Рисунок 1). Эта расширенная система культуры поддерживает пери-имплантации стадии развития эмбриона человека без материнского вклада и recapitulates трофибласт дифференциации, которая появляется в соответствии с наблюдениями, сделанными из гистологических образцов^{много лет назад 14,15,16,17}. Во время имплантации популяция трофибластов состоит как минимум из двух типов клеток: мононуклеастного прародителя типа цитотрофобласта (КТБ) и неизлечимо дифференцированного, многонуклеированного синцитиотрофобласта (СТБ). После пищеварения трипсина, CTB являются небольшими, круглые клетки, которые морфологически неотличимы от других клеточных линий(рисунок 2A, левая панель). Отделение CTB от других клеточных линий, таких как эпибласт и примитивный эндодерм, может быть достигнуто с помощью их различных транскриптомных профилей, выявленных одноклеточной РНК-секвенированием. Синцитиотрофобластные клетки могут быть легко идентифицированы как нерегулярные формы структур, которые значительно больше, чем другие типы клеток и в основном расположены на периферии эмбриона(рисунок 2A, средняя панель; Рисунок 2B, левая панель). Мигрирующие трофибластные клетки (МТБ) являются еще одним подлинием трофибласта, найденным во время расширенной культуры эмбриона, и могут быть признаны, казалось бы, отохаальными от основного тела эмбриона(рисунок 2A, правая панель, рисунок 2B, правая панель). Мигрирующая трофобласть, хотя и выражает многие из тех же маркеров, что и экстра-villous trophoblast (EVT), не следует называть EVT, так как поколенческие структуры в плаценте не появились на этой очень ранней стадии развития.

Экспериментально мы смогли собрать небольшие КТБ и большие СТБ, которые легко различимы после того, как эмбрионы перевариваются в одиночные клетки на D8, D10 и D12(рисунок 2A,B). Мигрирующие трофибласты возникают на более поздних стадиях расширенной культуры эмбриона и могут быть собраны в D12 до энзиматического пищеварения всего эмбриона(рисунок 2A,B). Фенотипически отделяя эти три подлинии трофибласта до анализа одноклеточных клеток, мы можем определить конкретные транскриптомные маркеры и определить биологическую роль каждого типа клеток. Цитотрофобласт являются высоко пролиферативными и выступать в качестве прародителя клеток в поставке СТБ и^{МТБ дифференцированных линий 10,11,12,13}. Syncytiotrophoblast участвуют в производстве плацентарный гормонов для поддержания беременности, а также может быть ответственным за эмбрионы рыться^{в эндометрия 10,11,12,13}. Мигрирующая трофибласт имеет еще более сильные особенности инвазивного, миграционного фенотипа и, вероятно, отвечает за более глубокую и обширную колонизацию^{эндометрия матки 10,,11,,12,,13}. После определения транскриптомной подписи каждого типа клеток, кластеризации анализы также выявили два дополнительных подмножества клеток, которые были морфологически неотличимы от CTB и транскриптомы с особенностями STB и MTB, соответственно¹². Эти промежуточные клетки стадии, вероятно, в процессе дифференциации от CTB либо MTB или STB подлинажей и были бы упущены, если эмбрионы были слепо усваивается и клетки были разделены транскриптома в одиночку.

Протокол, описанный здесь, использует двухмерную (2D) культурную систему и не может быть оптимальным для поддержки трехмерного (3D) структурного развития, как это было предложено в недавней публикации, описывающей недавно разработанную систему 3D^{культуры 13}. Тем не менее, в этой 2D системе дифференциация раннего трофибласта, кажется, согласуется с наблюдениями, сделанными из образцов in vivo^{14,,15,,16,,17.} Этот протокол также может быть легко адаптирован для использования в недавно описанной системе 3D культуры^{13 с минимальными} изменениями. Все шаги выполняются с помощью портативной микроманипуляционной пипетки с коммерчески доступными одноразовыми наконечниками или ротовой пипеткой из тонко вытянутой стеклянной пипетки, прикрепленной к резиновым трубам, фильтру и мундштуку.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Механизмы развития человеческого эмбриона: от судьбы клетки до формы ткани и обратно | Девелопмент

Амнион. Внеэмбриональная мембрана, которая защищает развивающийся плод от механических повреждений и материнского иммунного ответа.

Амниот. Клада позвоночных, у которых эмбрион развивается, будучи защищенным внеэмбриональными мембранами, включая амнион. Он включает рептилий, птиц и млекопитающих.

Амниотическая полость. Заполненный жидкостью мешок, расположенный между амнионом и эмбрионом, функция которого заключается в защите эмбриона от механических повреждений и защиты материнской иммунной системы.

Бластоцель. Полость, заполненная жидкостью, присутствует у эмбрионов на стадии бластоцисты.

Бластоциста. Эмбрион, состоящий из внешнего слоя трофэктодермы, внутренней клеточной массы и внутренней полости бластоцеля.

Бластомеры . Клетки раннего зародыша, образованные дроблением зиготы.

Цитотрофобласт. Компартмент стволовых клеток трофэктодермы человеческого эмбриона. Он играет ключевую роль во время имплантации бластоцисты и генерирует дифференцированные клетки трофэктодермы, такие как синцитиотрофобласт и вневорсинчатый трофобласт.

Эктодерм. Наружный первичный зародышевый листок, дающий начало нервной системе, эпидермису и его придаткам.

Активация эмбрионального генома. Процесс, посредством которого инициируется зиготическая транскрипция и захватывает материнские мРНК и белки. У человеческих эмбрионов это происходит на стадии перехода от четырех к восьми клеткам.

Эмбриоидное тело. Трехмерные агрегаты плюрипотентных стволовых клеток, обычно используемые для изучения дифференцировки.

Эндодерма. Внутренний первичный зародышевый листок, дающий начало эпителиальным клеткам желудочно-кишечной, дыхательной, эндокринной и мочевыделительной систем.

Эпибласт. Плюрипотентная эмбриональная ткань, дающая начало зародышевой линии и соме, а также внеэмбриональному амниону.

Эпителиально-мезенхимальный переход. Клеточная программа, которая приводит к потере эпителиальных свойств (т.е. поляризованной организации и межклеточной адгезии) и приобретению мезенхимального фенотипа.Он играет ключевую роль во время гаструляции.

Внеэмбриональная эктодерма. Ткань, происходящая из трофэктодермы, которая образуется на ранних этапах постимплантации у эмбрионов мыши.

Внутренняя клеточная масса. Группа клеток, расположенных внутри бластоцисты, которая дает начало эпибласту и гипобласту.

Морфоген. Сигнальная молекула, которая определяет судьбу клеток в зависимости от концентрации.

Мезодерма. Первичный зародышевый листок, расположенный между эктодермой и энтодермой.Он дает начало мышцам, костям, соединительной ткани, кровеносным сосудам, эритроцитам и лейкоцитам, а также мезенхиме различных органов, таких как кожа, почки или гонады.

Первичный желточный мешок. Внеэмбриональная мембрана, образованная клетками гипобласта примерно через 7-8 дней после оплодотворения. К E12-15 он дает начало вторичному желточному мешку, основными функциями которого являются кроветворение и транспорт питательных веществ.

Примитивная энтодерма (мышь) или гипобласт (человек). Внеэмбриональная ткань, характерная для доимплантационных бластоцист, дающая начало желточному мешку.

Примитивная полоса. Переходная структура, которая появляется в заднем эпибласте и отмечает начало гаструляции.

Первичные зародышевые клетки. Специализированные клетки, предшественники гамет, которые специфицируются в эпибласте эмбрионов млекопитающих во время раннего постимплантационного развития.

Проамниотическая полость. Люминальная полость, которая образуется в эпибласте мыши на ст. E5.0. Слияние полостей эпибласта и внеэмбриональной эктодермы приводит к образованию амниотической полости на E5.75 в эмбрионах мыши.

Самоорганизация. Самопроизвольное создание упорядоченных структур в результате взаимодействия между элементами, не имеющими предыдущего образца.

Сиаломуцины. Гликозилированные белки семейства муцинов, содержащие кислую сахарную сиаловую кислоту.

Трофэктодерма. Внеэмбриональная ткань, присутствующая в предимплантационных эмбрионах, дающая начало плаценте.

Исследование

выявило неожиданную гибкость в развитии человеческого эмбриона

Новаторское исследование, проведенное экспертами из Института живых систем Университета Эксетера, позволило по-новому взглянуть на формирование человеческого эмбриона.

Группа исследователей обнаружила уникальное свойство регенерации клеток в раннем эмбрионе человека.

Первой тканью, которая образуется в эмбрионе млекопитающих, является трофэктодерма, которая соединяется с маткой и образует плаценту. Предыдущие исследования на мышах показали, что трофэктодерма образуется только один раз.

В новом исследовании, однако, исследовательская группа обнаружила, что ранние эмбрионы человека способны регенерировать трофэктодерму. Они также показали, что человеческие эмбриональные стволовые клетки, выращенные в лаборатории, могут аналогичным образом продолжать продуцировать типы клеток трофэктодермы и плаценты.

Эти данные демонстрируют неожиданную гибкость в развитии человеческого эмбриона и могут иметь прямую пользу при лечении методом вспомогательного оплодотворения (ЭКО). Кроме того, способность производить раннюю плацентарную ткань человека открывает дверь к поиску причин бесплодия и выкидыша.

Доктор Ге Го, ведущий автор исследования из Института живых систем, сказал: «Мы очень рады обнаружить, что человеческие эмбриональные стволовые клетки могут создавать все типы клеток, необходимые для создания нового эмбриона».

Профессор Остин Смит, директор Института живых систем и соавтор исследования, сказал: «До того, как доктор Го показала мне свои результаты, я не предполагал, что это возможно.Ее открытие меняет наше понимание того, как устроен человеческий эмбрион и что мы можем делать с человеческими эмбриональными стволовыми клетками ».

Ссылка: Guo G, Stirparo GG, Strawbridge SE и др. Наивные клетки эпибласта человека обладают неограниченным количеством Клеточный потенциал Стволовая клетка .2021: S193459092100076X. doi: 10.1016 / j.stem.2021.02.025

Эта статья была переиздана на основе следующих материалов. Примечание: материал мог быть отредактирован по объему и содержанию.Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с цитируемым источником.

исследователей создают «модельные эмбрионы» для изучения фертильности человека: снимки

Команда Джун Ву из Юго-западного медицинского центра Техасского университета в Далласе создала полые шары из клеток, которые очень напоминают эмбрионы на стадии, когда они обычно имплантируются в матку, — известные как бластоцисты. Новые лабораторные эмбриоподобные сущности были названы «бластоидами».»

Юго-западный медицинский центр UT

скрыть подпись

переключить подпись

Юго-западный медицинский центр UT

Команда Джун Ву из Юго-западного медицинского центра Техасского университета в Далласе создала полые шары клеток, которые очень напоминают эмбрионы на стадии, когда они обычно имплантируются в матку, — известные как бластоцисты.Новые лабораторные эмбриоподобные сущности были названы «бластоидами».

Юго-западный медицинский центр UT

На протяжении десятилетий наука пыталась раскрыть тайны того, как отдельная клетка становится полностью сформированным человеческим существом и что идет не так, чтобы вызвать генетические заболевания, выкидыши и бесплодие.

Теперь ученые создали в своих лабораториях живые существа, похожие на человеческие эмбрионы; результаты двух новых экспериментов являются наиболее полными из таких «модельных эмбрионов», разработанными на сегодняшний день.

Цель экспериментов — получить важную информацию о раннем развитии человека и найти новые способы предотвращения врожденных дефектов и выкидышей, а также лечения проблем фертильности.

Но исследование, которое было опубликовано в двух отдельных статьях в среду в журнале Nature Portfolio , поднимает деликатные моральные и этические проблемы.

«Я уверен, что любого, кто серьезно настроен морально, это заставляет нервничать, когда люди начинают создавать структуры в чашке Петри, которые так близки к ранним человеческим существам», — говорит д-р.Дэниел Сулмэси, специалист по биоэтике из Джорджтаунского университета.

«Они еще не совсем там, и это хорошо. Но чем больше они нажимают на конверт, тем больше нервничают, я думаю, кто-нибудь поймет, что люди пытаются создать людей в пробирке», — говорит Сулмэси. .

Важнейшие периоды эмбрионального развития скрыты внутри женского тела во время беременности и поэтому недоступны для изучения. А проведение экспериментов на человеческих эмбрионах в лаборатории — дело сложное и спорное.

«Мы много знаем о животных, таких как мыши и крысы. Но не так много о людях», — говорит Джун Ву, молекулярный биолог из Юго-западного медицинского центра Техасского университета в Далласе, возглавлявший одну из двух исследовательских групп, публикующих материалы. результаты новых экспериментов. «Это действительно черный ящик».

Итак, в последние годы в лаборатории ученые начали создавать структуры, напоминающие человеческие эмбрионы, используя химические сигналы, заставляющие клетки превращаться в сущности, похожие на очень примитивные человеческие эмбрионы.

Теперь команда Ву и международная группа ученых пошли дальше, чем когда-либо прежде. Они создали полые шары из клеток, которые очень напоминают эмбрионы на стадии, когда они обычно имплантируются в матку, — известные как бластоцисты. Новые лабораторные эмбриоподобные сущности были названы «бластоидами».

«Мы очень взволнованы», — говорит Хосе Поло, биолог развития из австралийского университета Монаш, который руководил вторым экспериментом.«Теперь с помощью этой техники мы можем создавать сотни таких структур. Это позволит нам расширить наше понимание очень раннего человеческого развития. Мы думаем, что это будет очень важно».

Некоторые другие ученые приветствуют исследование.

«Я считаю это крупным достижением в данной области», — говорит Цзяньпин Фу, профессор машиностроения в Мичиганском университете в Анн-Арборе, который соавтором комментария, сопровождающего исследование. «Это действительно первая полная модель человеческого эмбриона.«

« Я считаю, что создание моделей, подобных эмбрионам, чрезвычайно важно », — соглашается Магдалена Зерницка-Гетц, профессор биологии Калифорнийского технологического института, которая провела подобное исследование, которое она планирует опубликовать.

Похоже, что у бластоидов есть достаточно отличий от естественных эмбрионов, чтобы они никогда не стали жизнеспособными зародышами или младенцами. Но они кажутся очень близкими.

Фотомонтаж нескольких iBlastoids, где их различные компоненты были окрашены, чтобы выделить их различные клетки и структуры.

Polo и Zenker Group; Университет Монаша

скрыть подпись

переключить подпись

Polo и Zenker Group; Университет Монаша

«Тогда возникает очень интересный вопрос, в какой момент модель эмбриона становится настоящим эмбрионом», — говорит Инсу Хён, специалист по биоэтике из Университета Кейс Вестерн Резерв и Гарвардского университета.

Два эксперимента были начаты с разными клетками, чтобы получить аналогичные результаты. Группа Ву создала свои бластоиды из человеческих эмбриональных стволовых клеток и из «индуцированных плюрипотентных стволовых клеток», которые сделаны из взрослых клеток. Группа Поло начинала со взрослых клеток кожи.

«Эта работа абсолютно нервирует многих людей, потому что она действительно бросает вызов нашим аккуратным категориям того, что такое жизнь и когда она начинается. Это то, что я называю биологической-метафизической машиной времени», — говорит Хён.

Хен согласен, что исследование очень важно и может привести ко многим другим успехам. Но Хен говорит, что важно разработать четкие инструкции о том, как можно ответственно разрешить ученым проводить такие исследования.

Хён выступает за пересмотр правила, известного как правило 14 дней, которое запрещает эксперименты на человеческих эмбрионах в лаборатории после двух недель их существования. Хен говорит, что исключения должны быть разрешены при определенных тщательно проверенных условиях.

«Я думаю, что это нужно делать от случая к случаю, поэтапно», — говорит Хён.«Я не сторонник полной бесплатности для всех. Я думаю, что это должно быть тщательно продумано на случай исключительных случаев здесь и там».

Но другие беспокоятся об ослаблении правила 14 дней.

Это может означать: «Мы могли бы просто продолжать выращивать таких людей в пробирке, даже не учитывая тот факт, что они так близки к тому, чтобы стать людьми, верно?» говорит Кирстин Мэтьюз, научный сотрудник по научно-технической политике в Университете Райса. «Думаю, я смотрю слишком много научной фантастики, потому что она мне очень мешает.«

Фактически, группа ученых из Израильского института науки Вейцмана выяснила, как выращивать мышиные эмбрионы вне матки — шаг к созданию« искусственной матки », говорится в отчете, опубликованном в среду в журнале Nature .

Стволовые клетки могут формировать раннюю структуру эмбриона человека — UKRI

Ученые из Университета Эксетера, финансируемые MRC, обнаружили, как воссоздать раннюю структуру человеческого эмбриона из стволовых клеток в лаборатории.

Ученые из Института живых систем Университета Эксетера в сотрудничестве с Кембриджским университетом разработали метод организации выращенных в лаборатории стволовых клеток в точную модель первой стадии развития человеческого эмбриона. Новый прорыв в исследованиях фертильности был опубликован в журнале Cell Stem Cell.

Исследование бесплодия

Возможность создания искусственных ранних эмбрионов человека может помочь в исследованиях бесплодия. Это могло бы способствовать более глубокому пониманию учеными того, как развиваются эмбрионы, и условий, необходимых для предотвращения выкидыша и других осложнений.Примерно каждая седьмая пара в Великобритании испытывает трудности с зачатием.

Модели эмбрионов также можно использовать для тестирования условий, которые могут улучшить развитие эмбрионов в процедурах вспомогательного оплодотворения, таких как ЭКО.

Эмбрионы в исследовании стволовых клеток

Некоторые человеческие эмбрионы доступны для изучения. До сих пор ученые в основном занимались исследованиями на животных, особенно на мышах. И это несмотря на то, что раннее развитие эмбриона у человека и мыши регулируется по-разному.

Новое открытие произошло после того, как группа ученых обнаружила, что стволовая клетка человека способна генерировать основополагающие элементы бластоцисты — самого раннего образования эмбриона после деления оплодотворенной яйцеклетки.

В ходе исследования команда организовала стволовые клетки в кластеры и кратко представила две молекулы, которые, как известно, влияют на поведение клеток на раннем этапе развития.

Они обнаружили, что 80% кластеров организовались через три дня в структуры, которые очень похожи на стадию бластоцисты эмбриона.Это напоминает шар из примерно 200 клеток, который формируется из оплодотворенной яйцеклетки через шесть дней.

Команда продолжила показывать, что искусственные эмбрионы имеют те же активные гены, что и естественный эмбрион.

Следующим этапом для исследователей является понимание того, как разработать искусственные эмбрионы на несколько дней дальше, чтобы изучить критический период, когда эмбрион имплантируется в матку, то есть когда многие эмбрионы не могут развиваться должным образом.

Статья озаглавлена ​​«Модель бластоцисты наивных стволовых клеток отражает сегрегацию клонов человеческого эмбриона» и опубликована в Cell Stem Cell.

Открывая захватывающие возможности

Профессор MRC Остин Смит, директор Института живых систем Университета Эксетера, сказал:

Открытие того, что стволовые клетки могут создавать все элементы раннего эмбриона, — это откровение. Стволовые клетки происходят из полностью сформированной бластоцисты, но они могут воссоздать точно такую ​​же структуру целого эмбриона. Это весьма примечательно и открывает захватывающие возможности для изучения человеческого эмбриона.

Директор исследования, доктор Ге Го из Института живых систем Университета Эксетера, сказал:

Наша новая методика впервые обеспечивает надежную систему для изучения раннего развития человека без использования эмбрионов.Это не следует рассматривать как шаг к производству детей в лаборатории, а скорее как важный исследовательский инструмент, который может принести пользу исследованиям ЭКО и бесплодия.

Модель стволовых клеток для раннего развития человеческого эмбриона

Рис. 1: Индукция человеческих бластоидов в трехмерных двухэтапных условиях. Схема образования бластоидов человека. Клетки EPS сначала были индуцированы в TE-подобные клетки, а затем TE-подобные клетки были смешаны с EPS-клетками и засеяны вместе до согласования в день 0.Затем агрегаты дифференцировались и организовывались в EPS-бластоид человека. b Фазоконтрастные изображения агрегатов человека в указанные дни, показывающие образование человеческих бластоидов с дня 0 по день 6. Масштабная шкала = 5 мкм. c Эффективность образования бластоидов человека составляет около 1,9%, что значительно ниже эффективности развития бластоцист человека. d Фазово-контрастное изображение бластоидов человека на 6-й день, масштабная полоса = 50 мкм. e Фазово-контрастное изображение EPS-бластоида человека (вверху) и бластоцисты человека (внизу).Красная линия показывала внутреннюю клеточную массу (ICM) структуры, а клетки внешнего слоя представляли клетки трофобласта (TE). Масштабная линейка = 50 мкм. f – h Средний диаметр (f), общее количество клеток (g) и соотношение клеток ICM (h) были определены количественно между EPS-бластоидами человека и бластоцистами. n = 30 ЭПС-бластоидов, n = 30 бластоцист. Данные в c, данные представляют собой средние значения ± стандартное отклонение (n = 12 бластоидов). ** P 0,05. Данные в f и g, данные представляют собой средние значения ± стандартное отклонение (n = 12 бластоидов). *П

Создание клеточных структур, подобных бластоцистам, позволило ученым KAUST построить модель in vitro, имитирующую самые ранние моменты эмбриогенеза человека.

Бластоциста — первая структура, развивающаяся во время эмбриогенеза у млекопитающих. Формируются примерно через пять дней после оплодотворения и до имплантации в матку, бластоцисты содержат первые три линии клеток эмбриона, которые жизненно важны для здорового развития и формирования органов. Этические проблемы серьезно ограничивают использование человеческих бластоцист для исследования развития эмбриона, что привело к ограниченному пониманию человеческого эмбриогенеза и его связи с дефектами развития.

«Чтобы восполнить этот значительный пробел в знаниях, существует острая необходимость в эффективной модели, которая избегала бы этической проблемы уничтожения человеческих эмбрионов», — говорит доктор философии. студент Самхан Алсолами, который работал над исследованием под руководством Мо Ли из KAUST и с коллегами по всему Китаю.

Единственный способ создать бластоиды — структуры, подобные бластоцистам — это использовать расширенные плюрипотентные стволовые клетки (клетки EPS). Клетки EPS обладают более высоким потенциалом развития, чем обычные эмбриональные стволовые клетки человека, и могут становиться как внеэмбриональными клеточными линиями (например, плацентой), так и формировать сам эмбрион.Команде сначала нужно было вырастить трофэктодерму, внеэмбриональную линию, окружающую эмбрион.

«Затем трофэктодерма объединяется с клетками EPS в трехмерной культуре», — говорит Алсолами. «Примерно через пять дней EPS-бластоиды самоорганизуются, образуя клеточную структуру, близкую по форме и функциям к бластоцистам человека».

Первоначальные исследования показали, что EPS-бластоиды с точки зрения их клеточного состава и транскриптома были подобны человеческим эмбрионам, которые культивировались в течение примерно шести-десяти дней.Этот двухэтапный протокол, хотя и многообещающий, все еще довольно неэффективен, и теперь команда его оптимизирует.

Их новая модель вместе с другими недавно созданными моделями даст представление об эмбриогенезе человека и позволит ученым изучать такие расстройства, как бесплодие.

«Наша работа показывает, что можно обойти этические проблемы и построить верную модель раннего эмбриогенеза человека исключительно на основе стволовых клеток», — говорит Ли. «Будущие исследования, основанные на нашей модели, также могут быть полезны для регенеративной медицины.«

«Эти структуры помогут нам исследовать развитие человеческих органов и множество других процессов», — добавляет Ян Ю из Третьей больницы Пекинского университета, который был одним из руководителей исследования. «Это может облегчить создание клеток или тканей исключительно из стволовых клеток для замены утраченных или поврежденных тканей».

Предварительные эмбрионы, полученные в лаборатории, могут стимулировать исследования и дебаты по этике

Дополнительная информация:
Йонг Фан и др., Создание структур, подобных бластоцистам человека, из плюрипотентных стволовых клеток, Cell Discovery (2021).DOI: 10.1038 / s41421-021-00316-8

Предоставлено
Университет науки и технологий короля Абдаллы

Ссылка :
Модель стволовых клеток для раннего развития человеческого эмбриона (2021 г., 8 сентября)
получено 27 октября 2021 г.
с https: // физ.org / news / 2021-09-stem-cell-early-human-embryo.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

«Первые полные модели» человеческого эмбриона, сделанные в лаборатории

Ученые создали полые сферы клеток, напоминающие человеческие эмбрионы на самых ранних стадиях их развития.Искусственные эмбрионы, называемые «бластоидами», могут позволить ученым изучать раннее развитие человека, бесплодие и потерю беременности, не экспериментируя с настоящими эмбрионами.

Две отдельные исследовательские группы создали эти модельные эмбрионы, используя разные методы, и каждая опубликовала свои результаты 17 марта в журнале Nature Portfolio.

Одна исследовательская группа начала с клеток кожи взрослого человека , которые они генетически перепрограммировали, чтобы они напоминали эмбриональные клетки, согласно заявлению .Затем исследователи вырастили эти модифицированные клетки на трехмерном каркасе, который придал им сферическую форму. Полученная структура близко имитировала человеческую бластоцисту, структуру, которая обычно содержит несколько сотен клеток и формируется примерно через четыре дня после того, как сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, а затем имплантирует в стенку матки, сообщает журнал Nature News .

Вторая исследовательская группа начала с человеческих стволовых клеток , включая как эмбриональные стволовые клетки, так и стволовые клетки, полученные из ткани кожи взрослого человека, известные как «индуцированные плюрипотентные стволовые клетки», сообщает Nature News.Команда обработала стволовые клетки особыми химическими веществами, известными как факторы роста, чтобы придать им форму бластоцисты.

Связано: Изнутри науки о жизни: Однажды стволовая клетка

Обе команды продемонстрировали, что их самодельные бластоцисты ведут себя так же, как настоящие, в том смысле, что они формируются в виде полых сфер и содержат три различных типа клеток, которые в конечном итоге формируются. в разных частях тела, как это делают бластоцисты, сообщает Nature. Кроме того, сферы могли «имплантироваться» в пластиковый лист, который заменял стенку матки человека.

Несмотря на это сходство, ни одна из моделей не воссоздает полностью человеческий эмбрион, и, основываясь на данных, полученных на аналогичных моделях мышей, сферы, вероятно, не могут развиваться за пределами стадии бластоцисты. Согласно отчету 2019 года в журнале Developmental Cell , данные свидетельствуют о том, что при имплантации в матку мыши мышиные бластоиды не могут должным образом дифференцироваться в дополнительные типы клеток, возможно, из-за того, как экспрессия их генов отличается от истинных бластоцист.

«Я считаю это крупным достижением в данной области», — сказал NPR Цзяньпин Фу, профессор машиностроения в Мичиганском университете, Анн-Арбор, .«Это действительно первая полная модель человеческого эмбриона».

«С помощью этой техники мы можем создать сотни таких структур. Это позволит нам расширить наше понимание очень раннего человеческого развития», — сказал Хосе Поло, биолог развития из Университета Монаша в Австралии и старший автор первого исследования, рассказало NPR. «Мы думаем, что это будет очень важно».

Однако эксперименты поднимают серьезные этические вопросы.

«Я уверен, что любой морально серьезный человек нервничает, когда люди начинают создавать структуры в чашке Петри, которые так близки к ранним человеческим существам», — сказал NPR Дэниел Сулмэси, специалист по биоэтике из Джорджтаунского университета.«Я думаю, что чем больше они нажимают на конверт, тем больше нервничают люди из-за того, что люди пытаются создать людей в пробирке».

На данный момент Международное общество исследования стволовых клеток (ISSCR) разработало руководство, которое устанавливает временные ограничения на эксперименты с человеческими эмбрионами в лаборатории, ограничивая их 14 днями, сообщает Nature. Этот колпачок предназначен для предотвращения созревания эмбриона после того, как его клетки начинают дифференцироваться в сложные структуры; при беременности человека имплантированная бластоциста должна образовывать «примитивную полосу» к 14 дню, что является признаком перехода к этой дифференцировке.Обе исследовательские группы соблюдали это правило в новых экспериментах с бластоидами.

ISSCR планирует выпустить обновленное руководство по эмбрионоподобным структурам, таким как эти бластоиды, в мае 2021 года, сообщает Nature.

В отчете, опубликованном в феврале 2020 года, общество заявило, что такие модели «будут иметь огромные потенциальные преимущества для понимания раннего человеческого развития, для биомедицинской науки и для сокращения использования животных и человеческих эмбрионов в исследованиях. Однако руководящие принципы для этическое поведение в этом направлении работы в настоящее время четко не определено », — говорится в заявлении Университета Монаша.

Между тем Национальный институт здравоохранения США (NIH) «продолжит рассмотрение заявок на индивидуальной основе», — говорится в заявлении, опубликованном 11 марта Кэрри Волинец, директором по научной политике Национального института здравоохранения.

Первоначально опубликовано на Live Science.

ученых используют человеческие клетки для копирования раннего развития эмбриона

Ученые говорят, что впервые в лаборатории они разработали ранние структуры эмбриона человека.Исследования могут привести к новым методам репродуктивной технологии. Это также может вызвать новые этических вопросов.

Исследователи говорят, что созданные в лаборатории структуры, похоже, моделируют бластоцисты, которые образуются на ранних стадиях эмбрионального развития человека. Две отдельные исследовательские группы заявили, что они использовали клеточный материал человека для успешного создания структур.

Результаты были недавно описаны в двух статьях в публикации Nature . Команды отметили, что их работа выполнялась только в исследовательских целях, а не с целью воспроизведения человеческих эмбрионов.

Полученные данные могут помочь ученым лучше понять раннее человеческое развитие. Исторически сложилось так, что область исследований была очень сложной для изучения. Это связано с тем, что доступно мало человеческих эмбрионов, и такие исследования подлежат многим этическим и юридическим ограничениям, говорится в статье в Nature об исследовании.

Прогресс в области раннего развития человека может привести к улучшению лечения бесплодия и помочь предотвратить потерю беременности и роды дефекты .

Цзюнь Ву, молекулярный биолог Юго-Западного медицинского центра Техасского университета. Он руководил одной из исследовательских групп. Он сказал Associated Press, что, по его мнению, результаты могут поддержать новые исследования в этой области без необходимости экспериментировать с человеческими эмбрионами.

Команда

Ву использовала эмбриональные стволовые клетки для создания структур, подобных бластоцистам. Вторая группа использовала метод «перепрограммирования», чтобы превратить ткань клеток кожи человека в стволовые клетки для исследований.

Бластоцисты образуются через несколько дней после оплодотворения яйцеклетки, но до того, как клетки прикрепятся к матке, чтобы стать эмбрионом.Ву сказал, что новые модели были похожи на бластоцисты примерно через 3-10 дней после оплодотворения.

Обе группы заявили, что созданные в лаборатории структуры не такие же, как естественные эмбрионы, и неясно, могут ли они развиться в настоящие эмбрионы.

Ученые уже создали аналогичные структуры клеток мыши в лаборатории, но это первый раз, когда они были сделаны из клеток человека. Исследователи пытались превратить созданные в лаборатории структуры клеток мыши в эмбрионы, но безуспешно.

В Соединенных Штатах федеральное финансирование недоступно для исследований с участием человеческих эмбрионов или бластоцист. Некоторые штаты вообще запрещают такие исследования.

Некоторые ученые используют бластоцисты, полученные от центров репродуктивной медицины, для исследования причин бесплодия и болезней, присутствующих с рождения. Новая работа должна позволить им расширить такие исследования.

Исследователи отметили, что их творения не предназначались для воспроизводства человека. «Не существует имплантации », — сказал Амандер Кларк, биолог стволовых клеток из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, который принимал участие в экспериментах.«Эти структуры не перенесены в матку или подобную матке структуру», — сказала она. «Беременности нет».

Но один ученый, не участвовавший в исследовании, сказал, что может быть трудно увидеть четкие различия между бластоцистами, полученными в результате оплодотворения, и структурами, созданными в лаборатории. Шухрат Миталипов, эмбриолог из Орегонского университета здравоохранения и науки, сообщил AP, что обе группы показывают, «насколько они похожи на настоящих эмбрионов».

Миталипов сказал: «Если они действительно не хуже эмбрионов, следует ли с ними обращаться как с эмбрионами? Это порождает новые этические проблемы.”

Я Брайан Линн.

Брайан Линн написал этот рассказ для журнала Learning English на основе отчетов Associated Press и Nature. Эшли Томпсон была редактором.

Мы хотим услышать от вас. Напишите нам в разделе комментариев, и посетите нашу страницу в Facebook .

Викторина — Ученые используют человеческие клетки для копирования раннего развития эмбриона

Начните викторину, чтобы узнать

_______________________________________________________________

слов в этой истории

этический — прил. .в отношении того, что правильно или неправильно

дефект — н. проблема или неисправность, которая делает кого-то или что-то несовершенным

имплант — v . поместить что-либо в чье-либо тело во время медицинской операции

передача — v . переместить что-либо с одного места на другое

похожи на — v . выглядеть или быть очень похожим на кого-то или что-то

.