Взлет, падение и возрождение исследований человеческого развития
Новое исследование анализирует историю изучения эмбриологии и развития человека, демонстрируя «циклы внимания», которые привели к крупным научным прорывам.
Изучение прошлого проливает свет на нынешнее возрождение исследований человеческого развития. К такому выводу приходит профессор Ник Хопвуд в своей новой работе, опубликованной в Journal of the History of Biology.
В статье обсуждается расцвет эмбриологии человека век назад, её спад после Второй мировой войны и особенно возрождение с конца XX века.
«Каждая журнальная статья или новость о развитии человека содержит немного истории, но она часто узка, редко информативна и не всегда точна», — говорит Хопвуд. — «Я хотел отступить назад, чтобы увидеть общую картину, а затем углубиться и выяснить, как и почему произошёл такой всплеск внимания».
Университет Кембриджа был на переднем крае инноваций — от первого ребёнка «из пробирки» до длительного культивирования ранних эмбрионов, органоидов и других моделей на основе стволовых клеток.
Исторически сложилось два основных подхода:
- Косвенный: изучение других животных в надежде, что результаты будут применимы к человеку.
- Прямой: работа с немногочисленными доступными человеческими образцами.
Интерес к эмбрионам человека возрос в конце XIX века после дебатов об эволюции. Новые техники, такие как серийное сре́зование и создание восковых моделей, позволили детально изучить внутреннюю структуру в 3D.
Ключевым моментом стало основание в 1914 году Департамента эмбриологии при Университете Джонса Хопкинса в Балтиморе. Это было первое исследовательское учреждение, посвящённое исключительно эмбриологии человека.
Мухи, лягушки и цыплята
После Второй мировой войны эмбриология человека потеряла популярность. Новая область — биология развития — сосредоточилась на модельных организмах: мухах, лягушках, цыплятах и, как на примере млекопитающих, мышах.
«Интерес к эмбрионам человека прошёл через циклы внимания и забвения», — утверждает Хопвуд. — «За последние четыре десятилетия мы наблюдаем возрождение исследований».
Возрождение стало возможным благодаря изменениям в «спросе и предложении»:
Предложение: Появление экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) в 1978 году дало доступ к эмбрионам до имплантации. В Великобритании Закон об оплодотворении и эмбриологии человека 1990 года разрешил исследовать донированные эмбрионы in vitro до 14-го дня развития. Биобанки (например, Human Developmental Biology Resource) стали этическим источником материала более поздних стадий.
Спрос: Исследователям пришлось обосновывать необходимость изучения именно нашего вида. Они утверждали, что простой экстраполяции данных с мышей уже недостаточно, особенно перед клиническим применением (например, в лечении бесплодия).
Новые технологии — цифровые коммуникации, молекулярный анализ и методы визуализации — облегчили изучение человеческих эмбрионов.
За пределами мышей
За последние 15 лет модели эмбрионов на основе стволовых клеток трансформировали подход к выбору вида для исследований. Некоторые учёные даже считают, что для изучения основ развития позвоночных эти человеческие системы теперь являются основной моделью.
Мыши остаются критически важным ресурсом, но поскольку их развитие довольно специфично, лаборатории начали продвигать сравнения с видами, которые развиваются больше похоже на человека.
Около 10 лет назад это вдохновило на организацию новой суб-дисциплины — биологии развития человека.
Остаются открытые вопросы:
- Будет ли интерес поддерживаться или мы увидим новый цикл спада?
- Сместится ли баланс обратно к животным моделям или фокус на человеческих (в форме моделей из стволовых клеток) будет только расти?
- Как текущие действия повлияют на выбор вида в будущем?
Историческая перспектива помогает понять, почему сейчас существуют такие возможности для исследований, и показывает, что этические и регуляторные рамки хрупки и требуют работы для сохранения общественной поддержки.