В июне сразу несколько исследовательских групп объявили об успешных экспериментах с искусственными эмбрионами – подобиями зародышей человека. Чтобы их создать, ученые обошлись и без сперматозоидов, и без яйцеклеток. Об этом сообщает британский таблоид Daily Mail со ссылкой на источники в Вейцмановском и Кембриджском университетах.

С этической и юридической точки зрения получившиеся модели попадают в серую зону. Неясно даже, как их правильнее называть. Оптимисты надеются, что эмбриональные модели помогут ответить на фундаментальные вопросы и пригодятся в медицине, но на этот счет есть сомнения.

Развитие человеческого организма в первые дни и недели после зачатия до сих пор во многом остается загадкой. У исследователей, которые хотят ее разгадать, есть на выбор всего несколько методов. Они могли бы наблюдать за беременными, но так практически нельзя узнать что-то новое, не повредив зародыш. Другой путь – это вырастить эмбрион в пробирке. И обе исследовательские группы серьезно преуспели в создании и выращивании моделей эмбрионов из стволовых клеток человека вплоть до достижения ими характеристик, схожих с характеристиками 14-дневного человеческого эмбриона.

«Это первая модель эмбриона, которая имеет структурную организацию компартментов и морфологическое сходство с человеческим эмбрионом на 14-й день», заявил руководитель исследования и профессор Джейкоб Ханна.

Хотя скудные структуры не идентичны человеческим эмбрионам, исследователи надеются, что в скором времени усовершенствуют их, чтобы изучить ранние стадии развития человека и неизвестные причины выкидышей.

Ученые взяли не дифференцированные стволовые клетки и их смешали в точном соотношении. Они спонтанно начали собираться в структуру, напоминающую человеческий эмбрион, но не идентичную ему. Этот эмбрион даже выделял гормоны, показавшие положительный тест на беременность в лаборатории.

Но исследователи отмечают, что было бы неэтично, незаконно и фактически невозможно достичь беременности с помощью этих моделей эмбрионов. То есть эмбрион невозможно успешно имплантировать в слизистую матки.

Эмбриональные модели – это новая альтернатива существующим методам. Если эмбрионы получаются в результате слияния половых клеток, то эмбриональные модели создают из стволовых, которые способны превратиться в любые другие, за это свойство их называют плюрипотентными. Плюрипотентные стволовые клетки ощущают и реагируют на окружающую среду и химические сигналы. В тщательно выверенных условиях они объединяются и начинают специализироваться, образуя что-то вроде зародыша.

Клетки для создания эмбриональных моделей либо добывают из настоящих эмбрионов, либо получают, перепрограммируя обычные клетки, например, кожи. Перепрограммированные исследователи называют их индуцированными, плюрипотентные стволовые клетки вообще никак не связаны с настоящими эмбрионами, так что на сделанные из них модели, по идее, не распространяются принятые законы и правила.

Бесспорное преимущество моделей заключается в том, что их проще производить, чем эмбрионы. Ученые надеются, что эмбриональные модели пригодятся и в фундаментальных исследованиях, и для решения прикладных задач, к примеру, лечения бесплодия, совершенствования технологии экстракорпорального оплодотворения, предотвращения болезней, разработки контрацептивов, восстановления и даже выращивания органов.

Эмбриональные модели совершенствуются прямо на глазах. Несколько групп пошли дальше. В 2018 году нидерландские ученые соединили два типа мышиных клеток и получили что-то вроде бластоцисты, то есть полого шарика, который образуется вскоре после оплодотворения. Такие модели называются бластоидами. Создав бластоиды, исследователи подсадили их в матку и увидели, что в тканях самки начались изменения, которые бывают при имплантации эмбриона. Правда, вскоре модель остановилась в развитии.

Автор исследования, профессор Кембриджского университета и Калифорнийского технологического института Магдалена Зерницкая-Гетц подчеркнула, что это действительно первая модель, которая позволяет изучать развитие мозга в контексте всего развивающегося эмбриона.

В последнее десятилетие команда изучала ранние стадии беременности, но многие из них скрыты от глаз в утробе матери. Поэтому имитируя в лаборатории естественные процессы, ученые подготовили культуры трех основных типов эмбриональных стволовых клеток мышей и собрали из них конструкцию, которая повторяет эмбрион на первых стадиях развития и поместили в питательную среду, аналогичную утробе самки мыши. В результате эмбрион получил мозг, сердце и все компоненты, необходимые для работы тела. Ученые получили возможность понять, почему так много беременностей заканчиваются выкидышами и как можно предотвратить это.

Существенный недостаток большинства человеческих эмбриональных моделей заключается в том, что они состоят только из клеток самого зародыша. У настоящих эмбрионов также есть клетки, из которых образуются плацента, желточный мешок и другие органы и ткани, необходимые для развития нового организма.

Этот недостаток попытались исправить исследовательские группы под руководством Якова Ханны из института Вейцмана, Магдалены Жерницкой-Гётц из Кембриджского университета, Мо Эбрахимхани из Питтсбургского университета, Берны Сёзен из Йельского университета, чьи работы вышли друг за другом в июне. Пока статьи опубликованы как препринты, то есть их еще не отрецензировали независимые специалисты.

Если не вдаваться в технические детали, то исследователи получили недостающие клетки, воздействуя на эмбриональные или индуцированные плюрипотентные. Затем их соединили с обычными эмбриональными стволовыми клетками. Образовавшиеся модели достигли стадий развития, которые у эмбрионов следуют уже после того, как их подсаживают в матку, когда наблюдать за происходящими в них процессами практически невозможно.

Еще лет 10–15 назад эмбриональные модели казались просто любопытной задумкой, а теперь никто с уверенностью не скажет, насколько велик их потенциал.

Что говорит закон?

Если говорить о правовых нормах, то здесь нет единой линии. Большинство стран, среди которых Великобритания и Канада, разрешают исследования человеческих эмбрионов до 14-го дня. Бразилия и Франция не устанавливают ограничения по времени. В США все зависит от штата.

Сегодня, как показывают результаты исследований Магдалены Жерницкой-Гетц и Джейкоба Ханны, ситуация сильно изменилась и развивается быстрыми темпами. Однако возможность уже сегодня вырастить человека из эмбрионоподобной модели исключена. Правило 14 дней в отношении создания эмбрионоподобных моделей многие ученые считают устаревшим. В 2021 году Международное общество исследований стволовых клеток призвало пересмотреть эту норму.

Биолог Йессе Венвлит тоже считает, что для этого сейчас самое время. Ведь впервые исследователи смогли создать модели без яйцеклетки и сперматозоидов и поддерживать их развитие в пробирке две недели. Это происходит ровно через 30 лет после принятия правила 14 дней.