Ембріон миші, вирощений у лабораторному посуді

Серце миші, створене зі стовбурових клітин у лабораторії.

У крихітного ембріона миші б'ється серце. Його м'язи, кровоносні судини, кишківник і нервова система починають розвиватися. Але цей ембріон незвичайний: він створений в лабораторії з ембріональних стовбурових клітин і являє собою найскладнішу модель ссавця, коли-небудь вирощену in vitro.

Ця нова модель, розроблена в Медичній школі Університету Вірджинії (Virginia School of Medicine) Христиною і Бернардом Тіссе (Christine and Bernard Thisse), - важливий крок вперед у спробах вчених імітувати природний розвиток ссавця за допомогою стовбурових клітин. Модель допоможе зрозуміти розвиток ссавців, боротися з хворобами, створювати нові ліки і, в кінцевому підсумку, вирощувати тканини і органи для людей, які потребують трансплантації. Робота опублікована в Nature Communications.

Стовбурові клітини - це особливі клітини, здатні перетворюватися на інші типи клітин з певними функціями. Наприклад, стовбурові клітини перетворюються на серце, мозок, кістки і нерви у ембріонів на ранніх стадіях розвитку. Вчені прагнуть вивчити потенціал цих клітин, щоб використовувати їх для просування медичних досліджень і на благо пацієнтів. Але створення складних моделей з кількома типами клітин виявилося неймовірно важким завданням.

Нова модель складніша за всіх попередніх. Це перша in vitro модель ембріона ссавця з такою кількістю тканин, побудована повністю зі стовбурових клітин, повідомляють дослідники. Найголовніше, що її структури організовані так, як повинні бути організовані, - навколо нотохорда (попередника хребетного стовпа), що є визначальною ознакою хребетних тварин. У новій моделі різні типи клітин елегантно і правильно переплітаються один з одним, і це величезне досягнення.

Щоб досягти цього, Тіссе та їхнім співробітникам довелося подолати деякі з найсерйозніших проблем у галузі науки про стовбурові клітини. Попередні моделі не змогли розвинутися належним чином: вони або були неправильно організовані, або страждали від інших проблем. Використовуючи досвід у галузі біології розвитку і спираючись на свою попередню роботу з використанням клітин ембріонів риб, вчені вирішили ці проблеми. Результат - зародження в лабораторній чашці ембріона миші з правильно організованими клітинами і тканинами. У створеної моделі присутній і визначається нотохорд, починає розвиватися травний тракт, б'ється серце, і вперше in vitro розвивається нервова система з формуванням нервової трубки.

- Ця модель миші in vitro показує, що ми здатні спонукати клітини до виконання складних програм розвитку в правильній послідовності. Наявність усього різноманіття створених тканин дозволяє нам сподіватися, що наукова спільнота зможе створювати органи з правильною системою кровоносних судин і нервів і вірною взаємодією з іншими тканинами. Це необхідно для того, щоб в один прекрасний день навчитися виробляти функціональні людські органи в лабораторії. Таким чином можна вирішити проблему нестачі органів для трансплантації,

сказала Крістін Тіссе.

Нова модель ще не є повноцінною мишкою і не може розвинутися в неї. Ключові частини все ще відсутні, наприклад, передня частина мозку. Поки що розвиток ембріоіодів зупиняється в стані, в якому нормальні ембріони знаходяться приблизно в середині справжньої вагітності миші. Головне досягнення дослідників - у розробці ефективного підходу до створення складних, ембріоноподібних структур, що імітують розвиток ембріона миші. Це відкриває вченим все більше можливостей роботи зі стовбуровими клітинами.