Последние исследования поднимают этические и юридические вопросы о статусе выращенных в лаборатории моделей человеческих эмбрионов.
Две группы ученых объявили о том, что им удалось вырастить эмбрионоподобные структуры, полностью созданные из стволовых клеток человека, которые превосходят все предыдущие попытки. Синтетические эмбрионы развились до стадии, эквивалентной естественным эмбрионам, примерно через 14 дней после оплодотворения. Такие эксперименты могут дать возможность изучать эмбриональное развитие человека на стадиях, более поздних чем когда-либо прежде. Но они также поднимают этические и юридические вопросы о статусе таких "моделей эмбрионов" и о том, как они должны регулироваться.
Работа описана в двух препринтах, размещенных на сервере bioRxiv 15 июня группами под руководством биолога развития Магдалены Зерницка-Гоец из Кембриджского университета (Великобритания) и биолога стволовых клеток Якоба Ханны из Института науки Вейцмана в Реховоте (Израиль). Обе группы ранее уже представляли свои результаты на научных встречах, причем работа попала в заголовки газет после того, как Зерницка-Гоец рассказала о своих результатах на ежегодной встрече Международного общества по исследованию стволовых клеток в Бостоне, штат Массачусетс, 14 июня.
Обе группы позволили своим эмбрионоподобным структурам самособираться из эмбриональных стволовых клеток человека, некоторые из которых были преобразованы в типы клеток, напоминающие стволовые клетки, формирующие плаценту, и клетки, формирующие желточный мешок вне естественно развивающегося эмбриона. Исследователи говорят, что полученные модели эмбрионов демонстрируют структуры и профили транскрипции генов, обнаруженные у человеческих эмбрионов между 6 и 14 днями после оплодотворения - вплоть до начала стадии, называемой гаструляцией, когда клетки, которые сформируют эмбрион, становятся организованными в слой между амниотической полостью и желточным мешком.
Исследователи уже создавали подобные образования из стволовых клеток людей и других животных. В прошлом году те же группы исследователей использовали аналогичные методы для создания моделей эмбрионов из клеток мыши, которые развивались вплоть до стадии, когда начинают формироваться такие органы, как сердце и мозг. Модели человеческих эмбрионов не зашли так далеко, но в препринте, опубликованном 17 мая на сайте bioRxiv, биолог стволовых клеток Али Бриванлу из Университета Рокфеллера в Нью-Йорке и его коллеги сообщили о создании моделей человеческих эмбрионов, которые демонстрируют признаки гаструляции, эквивалентные тем, которые наблюдаются примерно через 12 дней после оплодотворения. В последних исследованиях говорится, что они создали самые совершенные на сегодняшний день модели человеческих эмбрионов.
При проведении исследований на естественных человеческих эмбрионах, как правило, соблюдается общепринятое правило - во многих странах оно закреплено законодательно - о том, что человеческие эмбрионы не должны культивироваться в лаборатории дольше 14 дней. Это означает, что исследователи вынуждены использовать модели животных для изучения более поздних стадий эмбрионального развития. Они не обязательно отражают соответствующие процессы у человека. Но поскольку в большинстве стран модели эмбрионов не соответствуют формальному определению эмбриона, на них не распространяются такие ограничения. "Мы стремились разработать инструмент, позволяющий задавать конкретные вопросы о второй неделе развития человеческого эмбриона, поскольку использование реальных человеческих эмбрионов в исследованиях сопряжено с этическими и техническими трудностями", - поясняет Зерницка-Гоец. "Модели, возраст которых превышает 14 дней, могут дать важное представление о развитии человеческого эмбриона, которое в настоящее время невозможно получить. Их можно использовать, например, для изучения дефектов развития или потери беременности".
Выращивание моделей эмбрионов на все более поздних стадиях развития стало высоко конкурентной гонкой, вызывающей множество споров о достоинствах сделанных заявлений. Пока неясно, насколько обоснованными окажутся заявления, сделанные в ходе последних исследований, ни одно из которых еще не прошло рецензирование. Альфонсо Мартинес Ариас, биолог развития из Университета Помпеу Фабра в Барселоне, Испания, говорит, что в результатах, описанных Зерницкой-Гоец и ее коллегами, нет "ничего", что можно было бы считать аналогом реальных 14-дневных эмбрионов.
"Мы видим лишь массу клеток, разделенных на отсеки, но никакой эмбрионоподобной организации", - говорит он.
Он считает, что сверхэкспрессия некоторых генов, необходимых для производства внеэмбриональных типов клеток, "запутывает то, что делают клетки", и утверждает, что полученные результаты не показывают ничего такого, что выходило бы за рамки предыдущих работ. Зерницка-Гетц признает ограниченность эмбриональных моделей для изучения развития. "Эти структуры не повторяют все аспекты эмбриона, - говорит она, - а скорее служат нам дополнительным инструментом для изучения дифференциации конкретных тканей на ключевых этапах развития".
Полученные результаты вызвали дискуссию о статусе моделей человеческих эмбрионов в целом и о том, должны ли они и впредь оставаться вне рамок законодательства о человеческих эмбрионах. Хотя на них не распространяется правило 14 дней, эмбрионоподобные структуры, о которых сообщили группы Зерницкой-Гоец и Ханны, должны соответствовать руководящим принципам и правилам использования эмбриональных стволовых клеток человека, из которых они сделаны. Однако другие группы создали модели эмбрионов, используя "индуцированные" стволовые клетки, полученные из тканей взрослого человека, которые не подчиняются таким правилам. Эти модели эмбрионов "вообще не регулируются", - утверждает Робин Ловелл-Бэдж, клеточный биолог из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне.
Пока еще никто не создал модели эмбрионов, способных развиться в человека, но недавнее исследование моделей эмбрионов обезьян показало, что такие модели могут вызывать беременность (которая вскоре самопроизвольно прерывается), если их поместить в матку. Некоторые исследователи считают, что для прояснения этих вопросов необходимо пересмотреть определение эмбриона. По мнению других, вся цель создания моделей эмбрионов заключается в том, чтобы обойти существующие ограничения на исследования эмбрионов. "Эти модели действительно ставят под сомнение необходимость придерживаться правила 14 дней", - говорит Лавелл-Бэдж, которая входила в состав комитета, который в 2021 году рекомендовал смягчить это правило.
В любом случае, создание моделей человеческих эмбрионов, которые живут гораздо дольше, сопряжено с серьезными трудностями, отмечает Мартинес Ариас. Создание структур, развивающихся до 21 дня, "будет непростым делом", говорит он. "Я буду удивлен, если [модели человеческих эмбрионов] смогут выйти за эти рамки".
