Сходства эмбрионов человека и свиньи раскрывают ранние стадии развития
Ученые показали, как возникают предшественники яйцеклеток и сперматозоидов — ключевые для сохранения вида клетки — в раннем эмбрионе, изучая эмбрионы свиньи вместе с человеческими стволовыми клетками.
Исследование, опубликованное в Nature, демонстрирует, что эмбрионы свиньи и человеческие эмбриональные клетки имеют поразительное сходство на ранних стадиях развития. Комбинируя эти две модели, ученые надеются улучшить понимание происхождения таких заболеваний, как педиатрические герминогенные опухоли и аномалии развития плода.
Проблема изучения человека
Первичные половые клетки (ППК), предшественники яйцеклеток и сперматозоидов, появляются у человеческих эмбрионов примерно на 17-й день после имплантации. Однако их происхождение мало изучено. Закон запрещает культивирование человеческих эмбрионов после 14-го дня, что блокирует исследования этого и последующих событий, таких как гаструляция, когда формируется общий план тела.
Комбинированный подход: человеческие клетки и свиные эмбрионы
- Модель in vitro на человеческих клетках: Используя плюрипотентные эмбриональные стволовые клетки человека, ученые создали модель, имитирующую изменения до гаструляции. Работа показала, что по мере движения к гаструляции клетки временно приобретают потенциал к образованию ППК, а затем теряют его, становясь предшественниками крови и мышц (мезодерма) или кишечника, легких и поджелудочной железы (энтодерма). Гены SOX17 и BLIMP1 критичны для судьбы половых клеток, причем SOX17 позже играет роль в формировании энтодермальных тканей.
- Модель на свиных эмбрионах: Эмбрионы свиньи, в отличие от мышиных ("цилиндрических"), развиваются как "плоский диск", подобно человеческим. Исследователи обнаружили, что развитие этих эмбрионов соответствует наблюдениям на человеческой модели in vitro. Свиные ППК возникают в ходе гаструляции, как и предсказывала модель, и экспрессируют те же ключевые гены. Человеческие и свиные ППК также демонстрируют ключевые характеристики этой линии, включая инициацию репрограммирования и сброс эпигенома.
Значение исследования
Комбинированная модель, вероятно, отражает ключевые события в ранних эмбрионах человека. Полученные знания могут быть применены в регенеративной медицине для получения человеческих клеточных типов, а также для понимания того, как мутации, нарушающие раннее развитие, приводят к болезням.
- Д-р Рамиро Альберио: "Мы показали, как возникают предшественники половых клеток у свиней и людей. Это говорит о том, что свинья может быть отличной моделью для изучения раннего развития человека".
- Д-р Тошихиро Кобаяши: "Поразительное сходство между развитием человека и свиньи предполагает, что мы сможем найти ответы на давние вопросы".