Культивирование 3D-эмбрионов обезьяны в лаборатории проливает свет на раннее развитие

Две новые работы из Государственной ключевой лаборатории биомедицинских исследований приматов (Куньминский университет науки и технологий, Китай) представляют трёхмерную суспензионную структуру, которая позволяет более нормальному развитию и детальному наблюдению за эмбриогенезом. Отчёты опубликованы в журнале Cell.

Изучение нейруляции

В первой статье описывается система культивирования, позволившая развить эмбриональные клетки обезьяны от стадии бластоцисты до стадии нейрулы на 25-й день после оплодотворения. Эта модель использовалась для исследования развития нервной трубки.

Нейруляция и механизмы дефектов нервной трубки (NTDs) остаются малоизученными из-за запретов на исследования человеческих эмбрионов и ограничений доступных модельных систем.

Используя эмбрионы макаки, исследователи создали систему пролонгированного трёхмерного культивирования in vitro (pIVC) для изучения развития с 7-го по 25-й день. Анализы показали, что pIVC-эмбрионы формируют три зародышевых листка, включая первичные половые клетки, и устанавливают правильное метилирование ДНК. Иммунофлуоресценция подтвердила формирование нервного гребня, закрытие нервной трубки и регионализацию нейральных предшественников.

Транскрипционные профили и морфогенетика этих эмбрионов напоминают ключевые черты аналогичных эмбрионов макаки и человека in vivo. Эта модель позволяет изучать механизмы NTDs в эмбриогенезе.

Развитие до раннего органогенеза

Во второй работе та же платформа использовалась для отслеживания развития в течение третьей и четвёртой недель, завершающегося формированием эктодермы, мезодермы, эндодермы и начальным образованием различных органов.

Предыдущие не-трёхмерные методы не позволяли изучать ранний органогенез, так как клеточные структуры разрушались. Новая система, названная Enhanced Monkey Ex Utero Culture (EMEUC), использовала Geltrex и Matrigel для механической поддержки и глюкозу в качестве дополнительного источника энергии. Это помогло сохранить структурную целостность эмбрионов и позволило ткани сформировать большинство ожидаемых черт.

Следующим шагом будет добавление в модель движения для лучшей симуляции естественной среды.

Обход «правила 14 дней»

Текущие исследования человеческих эмбрионов ограничены первыми 14 днями развития. Представленный метод предлагает потенциальный обходной путь для изучения развития человека на платформе эмбриогенеза приматов. Это позволяет отслеживать движение, организацию и линии эмбриональных клеток на поздних стадиях развития, что может служить исследовательским прокси для человека.

Эти работы представляют собой лучшую доступную на данный момент модель-аналог на нечеловекообразных приматах для изучения раннего эмбрионального развития, а также платформу, которая может сделать будущие исследования человеческих эмбрионов более эффективными.