Создание жизни в искусственной матке

Израильские ученые создали мышиные эмбрионы из стволовых клеток и дорастили их до восьмого дня развития — на этой стадии у них появляется план тела, симметрия и начинает сокращаться сердце. Дальше они расти перестали, и на следующий день уже появились аномалии развития. Все это время зародыши просуществовали вне матки, ее заменили сначала статичной плашкой, а потом вращающимся барабаном. Дальше исследователи планируют опробовать эту методику на человеке, и если она сработает — использовать искусственные эмбрионы как источник органов и клеток для трансплантации. Работа опубликована в журнале Cell, а рассказ о новых планах — в издании MIT Technology Reviews.

Весной 2021 года биологи из Института имени Вейцмана под руководством Якоба Ханны (Jacob Hanna) отчитались о своем опыте использования «искусственной матки» для выращивания мышиных зародышей. Ученые, правда, не пытались воссоздать саму матку как структуру, их интересовало только то, можно ли воспроизвести условия, в которых развиваются эмбрионы. Поэтому вместо матки они использовали сначала плашку с отсеками, заполненными жидкостью, а затем пробирки с жидкостью во вращающемся барабане.

Это не был первый в истории опыт с выращиванием эмбрионов вне матери, но он оказался самым удачным — мышиные зародыши доросли до 11 дней, у них начали формироваться внутренние органы и конечности. Правда, их развитие не было полностью автономным: первые шесть дней эмбрионы проводили в организме матери, и только потом их удаляли из матки и переводили в культуру ex utero.

Теперь группа Ханны показала результаты своего следующего эксперимента. Биологи продолжили работать с мышами, но на этот раз попробовали совсем обойтись без матери, и даже без сперматозоида с яйцеклеткой.

Первая задача, которую нужно было решить ученым — собрать сам эмбрион. Поскольку они не хотели использовать яйцеклетки, под рукой у них были только эмбриональные стволовые клетки — культура, которая похожа на часть клеток раннего зародыша, но из которой не развиваются внезародышевые ткани. Поэтому исследователи разделили эту культуру на три группы. Одну обработали сигнальными веществами, чтобы та превратилась в трофэктодерму (один из внезародышевых слоев), другую превратили в висцеральную энтодерму (еще одна внезародышевая ткань), а третью оставили неизменной. Потом все три типа клеток собрали вместе и получилась структура, похожая на зародышевый цилиндр — этой стадии развития мышиный эмбрион обычно достигает на четвертый день.

На пятый день эмбрионы перевели во вращающийся барабан — тот самый, в котором раньше Ханна и его коллеги выращивали настоящие мышиные зародыши. Там эмбрионы продолжили развиваться: у них появились необходимые очертания, продольная ось симметрии, выросли новые зародышевые оболочки (желточный мешок и аллантоис), появились предшественники нервной системы и кишечника, начали сокращаться мышцы в развивающемся сердце. Но к девятому дню у них появились аномалии: сердце слишком сильно разрослось, и развитие остановилось.

Исследователи проверили, что искусственные зародыши похожи на настоящие и по уровню экспрессии генов. Они обнаружили в них характерные маркеры внезародышевых тканей, разных слоев будущего зародыша и даже предшественников половых клеток.

В заключение к своей статье Ханна и коллеги сообщили, что дальше планируют повторить методику, но уже с искусственными зародышами человека. Но не для того, чтобы научиться выращивать полноценных людей in vitro. Синтетические эмбрионы, отмечают исследователи, все-таки нельзя считать идентичными натуральным — экспрессия генов и характерных маркеров в их тканях, хоть и довольно близки, но все же не полностью совпадают. Тем не менее, по мнению авторов работы, это поможет смоделировать человеческий эмбриогенез в пробирке и разобраться с тем, как развиваются отдельные системы органов и откуда в них появляются патологии.

Однако в интервью MIT Technology Reviews Ханна рассказал о более смелых планах. Он рассчитывает, что выращенные ex utero синтетические эмбрионы человека можно будет использовать как источник стволовых клеток или даже запасных тканей и органов — далеко не всё сегодня можно вырастить в пробирке. «Мы рассматриваем эмбрион как лучший 3D биопринтер,» — заявил Ханна. Для этих исследований он уже основал вместе со своими сотрудниками новый стартап, Renewal Bio.

Подробной информации о планирующихся экспериментах (за исключением того, что донором клеток для первой пробы станет сам Ханна) стартап пока не раскрывает. Но уже ясно, что до полноценно работающего «принтера» еще далеко. Одной из проблем на пути ученых станет низкая эффективность процедуры. По крайней мере, в случае с мышами до восьмого дня дожили без аномалий всего два процента от зародышевых цилиндров, которых пересадили во вращающуюся культуру. Это 0,1–0,5 процента от всех клеточных агрегатов, которые ученые собрали на начальном этапе работы.

Кроме того, могут возникнуть трудности с получением этического одобрения на эксперименты. Во многих странах запрещено выращивать эмбрионы человека дольше 14 дней развития или использовать отдельные их части в терапевтических целях. Но чтобы создать «принтер», зародыши предстоит дорастить до стадии, аналогичной 40–50 дням беременности. В Израиле, впрочем, законодательство не такое строгое: запрещено только клонирование, остальные ограничения носят рекомендательный характер.

Ученые создали «няню» для ухода за младенцами в искусственной утробе

Исследователи из китайского Сучжоу разработали систему искусственного интеллекта, способную отслеживать эмбрионы и заботиться о них, пока они превращаются в зародыши в лаборатории.

По словам ученых, «няня» с искусственным интеллектом на данный момент умеет присматривать за большим количеством эмбрионов животных, но эта же технология способна избавить от необходимости вынашивать ребенка и женщин, позволяя плоду более безопасно и эффективно расти вне ее тела.

Искусственная матка, или «устройство для долгосрочного культивирования эмбрионов», представляет собой контейнер, в котором эмбрионы (например, мышей) растут в виде линии кубов, наполненных питательными жидкостями, рассказывает профессор Сунь Хайсюань из Сучжоуского института биомедицинской инженерии и технологий.

Технология искусственного интеллекта помогает машине обнаруживать малейшие признаки изменений в эмбрионах и точно настраивать углекислый газ, питание и воздействие окружающей среды.

Система может даже ранжировать эмбрионы по состоянию здоровья и потенциалу развития. Когда у эмбриона развивается серьезный дефект или он умирает, машина предупредит техника, чтобы тот удалил его из сосуда.

Главной проблемой внедрения этой технологии является то, что действующие международные законы запрещают экспериментальные исследования человеческих эмбрионов после двух недель развития.

«Тем не менее, исследования более поздних стадий важны, потому что все еще остается много неразгаданных тайн физиологии типичного человеческого эмбрионального развития. Эта технология не только поможет лучше понять происхождение жизни и эмбриональное развитие человека, но и обеспечит теоретическую основу для решения врожденных дефектов и других серьезных проблем с репродуктивным здоровьем», — отмечает Сунь Хайсюань.

Исследователи из Сучжоу отметили, что их робот-«няня» может идентифицировать и отслеживать эмбрионы, а также делать сверхчеткие изображения, быстро переключаясь между разными объективами. Технология искусственного интеллекта также позволяет машине обнаруживать и учиться на новых явлениях, которые могут оставаться незамеченными или игнорироваться людьми, и это может ускорить «оптимизацию и итерацию технологии долгосрочного культивирования эмбрионов в пробирке».

По словам одного из представителей института педиатрии в Пекине, пожелавшего остаться анонимным в виду деликатности вопроса, технология может столкнуться с юридическими и этическими проблемами в Китае и за его пределами.

Сейчас суррогатное материнство в Китае запрещено законом, а технология искусственной матки превратит больницу в суррогатного родителя.

«Я не думаю, что какая-либо больница захочет нести такую ответственность», — сказал эксперт.

Ps Всё ведёт к тому-что люди будут размножаться искусственным путём в обозримом будущем.

К сожалению подобных новостей из России наподобие этой просто нет....