Искусственные эмбрионы

Специалистам из Института Вейцмана (Израиль) впервые в мире удалось вырастить синтетические эмбрионы из стволовых клеток мышей. О результатах работы рассказывает публикация в журнале Cell. Ранее попытки сформировать живые эмбрионы искусственным путем уже осуществлялись. Но для этого обычно использовались методы лабораторного оплодотворения, в которых, как правило, применялись сперма и яйцеклетки. То есть процесс был аналогом естественного, только происходил в пробирке.

На этот раз ученые взяли клетки кожи мышей, трансформировали их в стволовые и поместили в специальный инкубатор, имитирующий матку. Они использовали определенные манипуляции, чтобы активировать клетки грызунов и заставить их собираться в эмбрионоподобные структуры. В частности, применялись химические соединения для активации генетических программ развития определенных органов или плаценты. Предполагалось, что в итоге у «эмбрионов» по крайней мере разовьются зачатки мозга, сердце и кишечный тракт.

Тем не менее в большинстве случаев процесс формирования эмбриональных структур не пошел, но приблизительно в 0,5 процента случаев (50 из 10000) клетки смогли преобразоваться в небольшие сгустки, из которых впоследствии стали развиваться различные ткани и органы. Так, через восемь дней с начала эксперимента (период беременности у мыши длится 20 дней) появились ранние признаки развития мозга и функционирующего сердца.

При этом по структуре и генетическим данным искусственно выращенные эмбрионы на 95% совпали с натуральными.

Но зачем вообще нужны были эти опыты?

В перспективе речь идет об использовании эмбрионов в целях трансплантации органов. Руководитель исследования Джейкоб Ханна высказался так: «Большая проблема для трансплантации заключается в том, что вам нужно найти подходящего донора, а ДНК никогда не будет идентична ДНК пациента». По словам Ханны, новая технология позволит взять клетки, например, из печени пациента, вернуть их к состоянию стволовых, синтезировать из них эмбрион и трансплантировать обратно. «Клетка будет от самого пациента, поэтому не нужно искать доноров и не может быть отторжения», – говорит ученый.

Ханна является основателем компании Renewal Bio, которая, как он утверждает, «будет сосредоточена на тестировании потенциальных клинических применений синтетических эмбриоидов человека».

Между тем нельзя сбрасывать со счетов и этический аспект. Теоретически ведь эмбрионы могут вырасти в автономных живых существ и даже в людей, если опыты будут проводиться с человеческими клетками. И как быть тогда? Тем более если вспомнить фантастические страшилки об искусственных клонах, у которых забирают органы и части тела, чтобы пересадить оригиналу…

Впрочем, многие члены научного сообщества считают, что структуры, выращенные командой Ханны, нельзя назвать полноценными эмбрионами. Например, французский исследователь стволовых клеток Лоран Давид напоминает: «Мы должны помнить, что синтетические эмбрионы – это эмбриоиды, а не настоящие эмбрионы, у них нет потенциала стать жизнеспособными».

По мнению ученого, необходимо провести «очень убедительное» исследование, которое поможет точно понять, как формируются органы. Кроме того, считает Давид, эмбриоиды способны помочь в разработке новых лекарств и, возможно, в решении таких распространенных проблем, как бесплодие, невынашивание беременности, эндометриоз и преэклампсия.

Еще один коллега Ханны и Давида – Альфонсо Мартинес Ариас из Университета Помпеу Фабра (Испания) – назвал работу израильских специалистов прорывом, который «открывает двери для аналогичных исследований с человеческими клетками». Хотя сначала, добавляет он, «нужно пройти через множество регуляторных барьеров, и с точки зрения экспериментов человеческие системы отстают от мышиных». В свою очередь Джеймс Бриско из британского Института имени Фрэнсиса Крика резюмирует: «Хотя перспектива синтетических человеческих эмбрионов все еще далека, крайне важно участвовать в более широких дискуссиях о правовых и этических последствиях таких исследований».

Между прочим, есть и альтернативы для трансплантологии, не предполагающие синтезирования эмбрионов. Так, с начала 2000‑х исследователи научились выращивать из стволовых клеток нервные клетки, мышечную ткань, кровеносные сосуды и даже клетки головного мозга. В 2006 году американским ученым впервые удалось вырастить из них сложный человеческий орган – мочевой пузырь. В 2007 году японцы получили из стволовых клеток роговицу человеческого глаза и зуб. Причем для этого понадобилась всего одна клетка. В 2008 году в США было выращено из стволовых клеток искусственное сердце на донорском каркасе.

В 2013 году специалисты из Университета Хериота-Уатта в Эдинбурге разработали методику, позволяющую получать органы для пересадки из эмбриональных стволовых клеток, печатая нужные ткани на 3D-принтере. Настоящий прорыв в этой области был совершен в конце 2013 года учеными из новосибирского НИИ травматологии и ортопедии (НИИТО). Они создали инновационную технологию по выращиванию костной ткани человека из стволовых клеток.

В прошлом году российские исследователи разработали технологию, позволяющую создавать полимерные волокна, из которых впоследствии можно вырастить синтетические органы, способные заменять натуральные аналоги. В основе этой технологии лежит так называемый метод электроформования. На раствор из полимеров воздействуют мощным электрическим полем, вследствие чего они вытягиваются в тонкое волокно. Когда оно оседает, из него можно сформировать каркас, который затем можно заполнить новыми клетками, в том числе и органического происхождения. Как говорят эксперты, в будущем это может решить проблему нехватки донорских органов и их совместимости с организмом. И никаких этических проблем!

Ирина ШЛИОНСКАЯ