Ученые впервые вырастили эмбрион без яйцеклетки
Обычно для выращивания эмбриона необходимы донорские яйцеклетка и сперматозоиды. Последние используются для искусственного оплодотворения яйцеклетки. В случае с клонированием живого организма, от донорской спермы можно отказаться, однако для искусственного выращивания эмбриона все равно необходима яйцеклетка.
В своей новой работе исследователям удалось отказаться и от донорской яйцеклетки. Для этого они взяли эмбриональные стволовые клетки и экстраэмбриональные трофобластные стволовые клетки (из них формируется плацента) и поместили их на трехмерный внеклеточный матрикс, поддерживающие структуры ткани.
После помещения на матрикс клетки продолжили развиваться и самоорганизовываться в структуру, по своим строению и развитию схожие с нормальным развитием обычного эмбриона мыши. Через некоторое время эмбриональные стволовые клетки переместились на одну сторону матрикса, а трофобластные — на другую. Затем началось формирование амниотической полости, в которой и будет происходить развитие зародыша.
В ходе эксперимента ученые использовали генномодифицированные клетки, светящиеся разными цветами, чтобы точнее наблюдать за формированием клеточной структуры. По мнению ученых, разработка нового метода искусственного выращивания эмбрионов позволит создать новые методы изучения бесплодия и аномалий развития эмбрионов в первые 14 дней после оплодотворения.
В общей сложности эксперимент продолжался четверо суток; затем развитие эмбриона остановилось, поскольку ему было неоткуда получать питательные вещества и кислород. В следующих экспериментах ученые намерены добавить на трехмерный внеклеточный матрикс стволовые клетки желточного мешка. Они позволят существенно продлить развитие эмбриона, возможно, вплоть до начала развития органов.
В конце января текущего года исследователи из Института Солка в Калифорнии впервые официально сообщили о создании химерных эмбрионов. Эти зародыши состояли из клеток свиньи и человека. Ученые использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека для пересадки в свиные эмбрионы. Затем эмбрионы перенесли для вынашивания в свиные матки и оставили созревать на 3–4 недели.
Всего исследователи имплантировали 2075 химерных эмбрионов, из которых 186 развились до срока 28 дней, после чего их удалили. Человеческие клетки в этих эмбрионах были функциональны, хотя уровень их внедрения в эмбрионы был довольно низким. Кроме того, многие эмбрионы были гораздо меньше нормальных и развивались медленнее обычных.
Источник
Искусственная матка стала реальностью
В 1924 году биолог Джон Холдейн предсказал, что к 2074 только 30% детей будут вынашиваться своими матерями. Открытие американских ученых, создавших прототип искусственной матки, позволяет рассчитывать на досрочную реализацию прогноза. The Guardian рассуждает, какие этические риски несет искусственное вынашивание детей.
Читайте «Хайтек» в
В 1880 году акушер Стефан Тарнье изготовил первый в истории инкубатор для недоношенных детей. Фактически это был просто деревянный ящик с отсеком для хранения бутылки с теплой водой, но эта простая конструкция позволила уменьшить смертность среди младенцев почти вдвое. К 1960 году начались эксперименты по созданию более продвинутых инкубаторов, которые, по задумкам ученых, должны были воспроизводить все функции матки. В экспериментах использовались эмбрионы кроликов, ягнят и коз, но каждый раз исследователи терпели неудачи — плоды погибали от заражения, сбоев системы и множества других факторов.
За прошедшие десятилетия инкубаторы мало изменились. Сегодня они способны поддерживать жизнь младенца не младше 22 недель. При этом 80% тех, что рождаются на 23 неделе или раньше, умирает. Для 20% выживших искусственное выхаживание оборачивается задержками в развитии и различными дефектами. У тех, кто помещается в инкубатор до 28 недели, выявляются проблемы с мозгом, потому что этот орган развивается у плода дольше всего.
Причиной Сверхпустоты Эридана может быть параллельная вселенная
Лишь недавно американским ученым удалось совершить прорыв, вплотную приблизившись к созданию искусственной матки. В разработанном исследователями Детского госпиталя Филадельфии инновационном инкубаторе удалось вырастить совершенно здоровых ягнят. Инкубатор представляет собой пластиковый мешок с жидкостью, в котором находятся контур, проводящий кислород, и трубки для доставки жизненно важных веществ — его устройство принципиально отличается от современных моделей, он больше похож на настоящую матку.
Ученые помещали эмбрионы овец в эту искусственную матку на сроке, соответствующем концу пятого месяца человеческой беременности — 22-24 недели. Ягненок открывал рот, глаза, постепенно его кожа уплотнялась, и он покрывался шерстью. Происходил нормальный процесс развития плода. Между тем, при прерывании беременности на таком сроке при использовании существующих инкубаторов выживает менее половины недоношенных младенцев. А угроза развития у выживших серьезной инвалидности достигает 90%. Созданная в Филадельфии искусственная матка кардинально поменяет ситуацию в выхаживании недоношенных детей. Но не только.
Ранее ученым удавалось обходить этические вопросы, неизбежные при создании искусственной матки: технологии просто не позволяли такого. Но теперь споры разгораются. Дальнейшее совершенствование созданного американскими учеными аппарата для искусственного вынашивания позволит выращивать эмбрионы с самых ранних стадий. По сути сделает ненужным естественный процесс беременности. Ученые говорят, что такой формат может быть даже более безопасным для ребенка: к примеру, исключается контакт плода с алкоголем и наркотиками, которые может принимать беременная женщина. Отпадет необходимость и в спорном с этической точки зрения суррогатном материнстве.
Наконец, искусственная матка освободит женщин от опасностей беременности, даст возможность более равномерно распределить рабочее время, но вместе с этим породит множество вопросов о необходимости семьи. Мужчинам искусственная матка позволит заводить детей вообще без участия его матери: достаточно найти донора яйцеклетки, провести экстракорпоральное оплодотворение и искусственно выносить плод.
Барьеры, которые встают на пути новой технологии, в первую очередь этические. Хоть это и уравняет мужчин и женщин с точки зрения продолжения рода, но, возможно, общество еще не готово к разрушению биологической основы семьи. При этом запас времени до 2074 года значительный, так что прогнозы Холдейна имеют все шансы на досрочную реализацию.
Источник
Ученые впервые вырастили эмбрион без яйцеклетки
Эмбрион из стволовых клеток спустя 96 часов после их помещения на внеклеточный матрикс
University of Cambridge
Исследователи из Кембриджского университета создали клеточную структуру, по своим качествам схожую с эмбрионом мыши. Для этого не использовалась яйцеклетка, до сих пор являвшаяся необходимой для искусственного выращивания эмбриона. Работа ученых опубликована в Science, а краткое ее изложение приводится в сообщении Кембриджского университета.
Обычно для выращивания эмбриона необходимы донорские яйцеклетка и сперматозоиды. Последние используются для искусственного оплодотворения яйцеклетки. В случае с клонированием живого организма, от донорской спермы можно отказаться, однако для искусственного выращивания эмбриона все равно необходима яйцеклетка.
В своей новой работе исследователям удалось отказаться и от донорской яйцеклетки. Для этого они взяли эмбриональные стволовые клетки и экстраэмбриональные трофобластные стволовые клетки (из них формируется плацента) и поместили их на трехмерный внеклеточный матрикс, поддерживающие структуры ткани.
После помещения на матрикс клетки продолжили развиваться и самоорганизовываться в структуру, по своим строению и развитию схожие с нормальным развитием обычного эмбриона мыши. Через некоторое время эмбриональные стволовые клетки переместились на одну сторону матрикса, а трофобластные — на другую. Затем началось формирование амниотической полости, в которой и будет происходить развитие зародыша.
В ходе эксперимента ученые использовали генномодифицированные клетки, светящиеся разными цветами, чтобы точнее наблюдать за формированием клеточной структуры. По мнению ученых, разработка нового метода искусственного выращивания эмбрионов позволит создать новые методы изучения бесплодия и аномалий развития эмбрионов в первые 14 дней после оплодотворения.
В общей сложности эксперимент продолжался четверо суток; затем развитие эмбриона остановилось, поскольку ему было неоткуда получать питательные вещества и кислород. В следующих экспериментах ученые намерены добавить на трехмерный внеклеточный матрикс стволовые клетки желточного мешка. Они позволят существенно продлить развитие эмбриона, возможно, вплоть до начала развития органов.
В конце января текущего года исследователи из Института Солка в Калифорнии впервые официально сообщили о создании химерных эмбрионов. Эти зародыши состояли из клеток свиньи и человека. Ученые использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека для пересадки в свиные эмбрионы. Затем эмбрионы перенесли для вынашивания в свиные матки и оставили созревать на 3–4 недели.
Всего исследователи имплантировали 2075 химерных эмбрионов, из которых 186 развились до срока 28 дней, после чего их удалили. Человеческие клетки в этих эмбрионах были функциональны, хотя уровень их внедрения в эмбрионы был довольно низким. Кроме того, многие эмбрионы были гораздо меньше нормальных и развивались медленнее обычных.
Источник
Мы близки к тому, чтобы делать детей из стволовых клеток. Чем это грозит?
В 2007 году группа исследователей сообщила о поразительном открытии: они создали подобные сперматозоидам клетки из стволовых клеток, полученных из костного мозга человека. Однако два года спустя исследование было удалено из-за обвинений в плагиате. И вот, тринадцать лет спустя, способность создавать функциональную человеческую сперму из стволовых клеток остается задачей многих ученых во всем мире. Ведь это могло бы раз и навсегда решить проблему людей, у которых не получается зачать ребенка. И получить при этом надежду на дальнейшую эволюцию. И судя по результатам исследований, получить сперматозоиды из стволовых клеток гораздо реальнее, чем попасть в черную дыру.
С помощью костного мозга человечество оказалось на пороге репродуктивной эволюции
Можно ли создать половые клетки из стволовых клеток
Ученые пытались выяснить, как создать функционирующие человеческие гаметы — яйцеклетки и сперму — из стволовых клеток в течение 20 или 30 лет, говорит Витторио Себастьяно, биолог из Стэнфордского университета, чьи исследования сосредоточены на репродуктивной биологии. Это поможет людям, борющимся с бесплодием, иметь детей, а ученые смогут раскрыть секреты человеческого развития. С 2007 года они добились значительного прогресса в этом направлении, создав здоровых детенышей мышей из гамет, генерируемых стволовыми клетками, и даже незрелые яйцеклетки человека. Но впереди еще долгий путь, прежде чем ученые смогут превратить костный мозг в человеческих младенцев.
Мы действительно пытаемся найти способы эффективно и надежно генерировать половые клетки, которые в краткосрочной перспективе можно использовать для зачатия детей, — говорит Себастьяно.
Чем это отличается от ЭКО
Когда в 1978 году родился первый ребенок, зачатый с помощью экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), это стало большим шагом вперед в репродуктивной науке и предвестником исследований стволовых клеток, проводимых сегодня. Но ЭКО не подходит для каждого человека или пары, пытающейся завести ребенка. Например, его нельзя сделать тем, кто родился без гамет или получил агрессивное лечение рака в молодом возрасте. Новый научный метод предоставит этим людям новый шанс на рождение своих детей.
Следующий важный шаг был сделан в 2000-х годах, когда были созданы индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). Эти клетки получают из клеток крови или кожи и перепрограммируют, чтобы превратить их в эмбриональные клетки, которые смогут развиваться в организме. С тех пор исследователи пытались выяснить, как превратить эти эмбрионоподобные клетки в функциональные сперматозоиды и яйцеклетки.
Колония индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, используемых для лечения редкого генетического заболевания — анемии Фанкони.
По словам Себастьяно, эта работа отчасти осложнялась тем, что ученые не могли полностью понять, что происходит с человеческим эмбрионом во время нормального развития. Ученые разбирают этот процесс на мышах, потому что грызунов легко изучать в лаборатории. Но этические ограничения и технические факторы (например, доступ к эмбрионам в нужный момент) затрудняют изучение этого явления на людях.
Искусственно выращенные яйцеклетки
Несмотря на препятствия, ученые добились значительного прогресса за последние 10 лет. В 2012 году группа исследователей в Японии создала оплодотворенные яйца мышей из стволовых клеток и использовала эти яйца для выведения здоровых мышей. Таким образом ученые показали, что можно заставить эти клетки стать полностью функциональными яйцеклетками или спермой.
Группа ученых смогла превратить стволовые эмбриональные клетки мыши в клетки, функционирующие как сперматозоиды.
В 2018 году та же группа японских ученых совершила еще один крупный прорыв. Используя клетки крови человека и технику плюрипотентных стволовых клеток, им удалось произвести человеческую яйцеклетку.
По словам ученых, аналогичные попытки предпринимаются и для создания спермы. На протяжении многих лет проводилось несколько экспериментов создать спермоподобные клетки, в том числе во время исследования костного мозга в 2007 году. Вероятно, в ближайшие несколько лет мы сможем генерировать полностью функциональные сперматозоиды и яйцеклетки. Однако вопрос будет в том, как ученые проверят качество этих гамет.
Первый в истории науки эмбрион, созданный без готовых яйцеклеток и сперматозоидов. Достичь этого получилось благодаря выращиванию эмбриона из стволовых клеток прямо в чашке Петри на микроскопическом 3D-каркасе из геля.
Чем опасно выращивание детей из стволовых клеток?
Единственный способ полностью оценить качество и функциональность спермы или яйцеклетки — это использовать их, то есть попытаться оплодотворить другую гамету и произвести на свет ребенка. Вот почему к этой работе нужно подходить с особой осторожностью. Как только ученые разработают методы, которые, по их мнению, производят зрелые человеческие яйцеклетки и сперму, следующим шагом будет тестирование этих наработок на приматах. Таким образом исследователи могут проследить всю жизнь отдельных животных, выращенных с помощью этого метода, чтобы увидеть, не возникнут ли какие-либо неожиданные проблемы, говорит Себастьяно.
Если вам интересны такие исследования, подпишитесь на нас в Яндекс.Дзен, чтобы не пропускать новые материалы!
Биолог не сомневается, что однажды эти стволовые клетки могут помочь людям, борющимся с бесплодием, произвести на свет здоровых детей. Конечно, есть также важные этические соображения, которые необходимо тщательно учитывать. Он отмечает, что этот метод может повлиять на человеческую жизнь на уровне поколений. И многие люди также обеспокоены другими последствиями в будущем, такими как способность создавать «дизайнерских младенцев» или производить потомство из волос, украденных у ничего не подозревающих знаменитостей. Необходимо начать прорабатывать медицинские и юридические вопросы, связанные с этим методом, сейчас, прежде чем он станет жизнеспособным.
Очевидно, существует необходимость в создании детей данный способом, но поскольку мы действительно имеем дело с очень уникальным типом клеток… нам нужно быть осторожными.
Источник