Учените са близо до разкриване на една от най-големите загадки в науката

Това все още е една от най-големите загадки в науката – как една човешка клетка – твърде малка, за да се види с просто око, се дели и възпроизвежда, за да се превърне в човешко тяло, съставено от повече от 30 трилиона клетки.

От момента, в който сперматозоидът се слива с яйцеклетката, развитието на човешкия ембрион включва поредица от сложни и малко познати процеси. Голяма част от това, което се знае за развитието на ембрионите, идва от животни като мишки, зайци, пилета и жаби, като изследванията върху човешки ембриони са много строго контролирани и регулирани в повечето страни, пише CNN и добавя:

„Но изследванията върху животни могат да дадат на изследователите ограничено знание. Какво се случва по време на развитието на човешкия ембрион, особено през решаващия първи месец, остава до голяма степен неизвестно“.

 

„Най-важен е първия месец, а останалите осем месеца от бременността са предимно много растеж“, казва Якоб Хана, професор по биология на стволовите клетки и ембриология в Weizmann Institute of Science в Израел. „Но първият месец все още е до голяма степен черна кутия“.

Възможността да се надникне в тази черна кутия ще открие свят от биомедицински възможности, позволявайки на учените да демистифицират един досега неясен прозорец от развитието на ембриона – което в крайна сметка ще доведе до по-добро разбиране на спонтанните аборти, вродените дефекти и страничните ефекти на лекарствата, приемани по време на бременността. И някои изследователи смятат, че са открили начин да направят това, като заобиколят нуждата от яйцеклетки или сперматозоиди.

Използвайки постиженията в областта на стволовите клетки, в лабораториите по света се създават структури, подобни на ембриона – група клетки, които действат като ембрион, но не могат да се превърнат в плод. Неотдавнашните пробиви в тази област, които са кулминация на дългогодишна усърдна лабораторна работа, пораждат надежда и известна тревога, повдигайки основни въпроси за етичния статут на тези модели – до каква степен те трябва да бъдат третирани като човешки ембриони и дали могат да бъдат използвани неправомерно.

Какво точно са постигнали учените?

Структурите, подобни на ембриони, са по същество струпвания от клетки, отгледани в лаборатория, които са по-малки от оризово зърно и представляват най-ранните етапи от развитието на човека, преди да са се образували каквито и да било органи. Те нямат биещо сърце или мозък.

Най-усъвършенстваните модели, разкрити през септември от израелски екип, в който участва Хана, показват всички видове клетки, които са от съществено значение за развитието на ембриона – плацента, жълтъчна торбичка, хорионна торбичка (външна мембрана) и други тъкани, от които се нуждае ембрионът, за да се развие.

Структурите са оставени да се развиват в продължение на осем дни, достигайки етап на развитие, еквивалентен на 14-ия ден на човешкия ембрион в утробата – важен момент, в който естествените ембриони придобиват вътрешни структури, които им позволяват да преминат към следващия етап – развитието на предшествениците на телесните органи.

Хана заявява, че това са най-точните модели, разработени досега, и че за разлика от създадените от други екипи, не са правени генетични модификации за включване на гените, необходими за генериране на различните видове клетки, а са използвани само химически подтиквания.

Как се отглежда ембрион в лаборатория?

Екипът на Хана не използва оплодени яйцеклетки. Той започва с човешки клетки, известни като плурипотентни стволови клетки, които имат потенциала да бъдат програмирани в много клетъчни типове и се използват широко в биомедицинските изследвания. Някои от тях са получени от клетки на човешка кожа.

След това екипът препрограмира тези клетки в така нареченото „наивно състояние“ – съответстващо на седмия ден от развитието на естествения човешки ембрион, около момента, в който той се имплантира в утробата. Тези „наивни“ клетки са разделени на три групи.

Едната група, предназначена да се превърне в ембрион, е оставена недокосната. Другите две групи са „подтикнати“ с помощта на определени химикали, които включват специфични гени, за да се развият в тъканите, необходими за поддържането на ембриона, като например плацентата.

След два дни трите групи се събират заедно, казва Хана.

„През първите три дни не се вижда много, а само купчина клетки, които растат“, обяснява той. „Но на четвъртия ден започвате да виждате структура и знаете, че можете да видите къде ще се образува ембрионът и къде ще бъде жълтъчната торбичка.“

На етапа, съответстващ на седмия ден, синтетичните модели на човешки ембриони представляват съвкупност от около 120 клетки, които са с диаметър около 0,01 милиметра. На 14-ия ден те съдържат около 2 500 клетки и са с размери 0,5 мм.

Хана и екипът му твърдят, че моделите точно имитират начина, по който ранният ембрион придобива всички необходими структури, за да започне трансформацията си в плод. Вътрешната организация съвпада с изображенията в ембриологичните атласи, създадени през 60-те години на миналия век, а когато прилагат секрети от клетките към тест за бременност от търговската мрежа, той излиза положителен.

Въпреки това само 1% от събраните клетки продължават да се самоорганизират в структура, подобна на ембриона. Необходим е много по-висок процент, за да се превърнат моделите на ембриони в полезен инструмент за учените – нещо, което е възможно, казва Хана, но вероятно ще отнеме години, за да се усъвършенства.

„Мисля, че ще можем да научим страшно много от тези модели на ембриони, базирани на стволови клетки. В момента има някои недостатъци. Изработката им е много неефективна, така че очевидно ефективността трябва да се повиши, за да се постигне наистина максимален ефект от това, което можем да научим от тези модели“, казва Питър Руг-Гун, ръководител на изследователска група в Babraham Institute, която се занимава с изследвания в областта на науките за живота.

Какви са ограниченията?

Досега нито един от моделите на ембриони не е отглеждан повече от 14 дни, главно заради ограниченията и предизвикателствата, свързани с култивирането на тези структури.

Въпреки това 14-те дни са важен етап, тъй като тогава обичайно приключват разрешените лабораторни изследвания върху култивирани човешки ембриони. Границата е установена със Закона за оплождането и ембриологията на Обединеното кралство през 1990 г. в резултат на обществената загриженост за бебетата от епруветка, преди оплождането ин витро да бъде широко прието, както и на опасенията, че учените пренебрегват специалния морален статут на човешките ембриони. Впоследствие правилото за 14-те дни е възприето от няколко други държави, като в крайна сметка се превръща в международно призната етична граница.

Тази граница, която някои учени искат да удължат, не се прилага за модели на ембриони, базирани на стволови клетки, които според Международното дружество за изследване на стволовите клетки не трябва да се считат за ембриони. Въпреки това организацията препоръчва изследванията, включващи тези модели, да имат задължителен етичен надзор.

Възможно е в бъдеще тези модели да бъдат използвани за изследване на човешкото развитие далеч след 14-дневния срок. Екипът на Хана и други групи са отглеждали миши ембрионални модели до по-късен еквивалентен момент. Той казва, че в бъдеще може да е възможно да се стигне до 40 дни с модели на човешки ембриони.

Въпреки това мрачните опасения, че учените, които изучават моделите, се опитват да създадат алтернативен начин за създаване на човешки живот, са предмет на научната фантастика, категоричен е Хана:

„Хората веднага си мислят, че се опитваме да заменим естествената бременност с този ембрионален модел, но това наистина не е така, не само че не е целта, но и не мисля, че някога ще бъде възможно“.

В сегашното състояние на изследванията моделите на ембриони са все още рудиментарни, с ясни научни разлики от човешкия ембрион и без потенциал за формиране на плод. Освен това Международното дружество за изследване на стволовите клетки в своите насоки забранява прехвърлянето на какъвто и да е ембрионален модел в матката на човек или животно.

 

Източник

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *