Модели эмбрионов на основе стволовых клеток открывают путь к пониманию фертильности

от

Исследователи из Калифорнийского технологического института разработали новый мощный метод создания структур, подобных эмбрионам, из стволовых клеток. Этот метод может изменить подходы к изучению фертильности.

Использование стволовых клеток

Вместо традиционного оплодотворённой яйцеклетки команда создала модели эмбрионов мышей, называемые iG4-blastoids. Они точно имитируют естественные бластоцисты — стадию развития, когда эмбрион имплантируется в матку.

Большинство беременностей прерывается на стадии имплантации, в том числе в результате экстракорпорального оплодотворения, и причины этого малоизвестны. Новые модели позволят исследователям изучать влияние факторов окружающей среды, таких как воздействие кофеина, никотина, алкоголя и особенностей питания.

Исследование под руководством Магдалены Зерницка-Гетц

Исследование проводилось под руководством лаборатории Магдалены Зерницка-Гетц, профессора биологии и биологической инженерии в Калифорнийском технологическом институте. Результаты описаны в статье, опубликованной в журнале Developmental Cell.

«Эта модель может революционизировать исследования фертильности, помогая нам понять, почему некоторые беременности прерываются и как поддержать те, что могут быть успешными», — говорит Зерницка-Гетц. «Эти живые модели позволяют нам наблюдать в чашке Петри, как ранние эмбрионы организуются, и тестировать, как распространённые факторы окружающей среды — например, кофеин, алкоголь, никотин и даже диеты с высоким или низким содержанием белка — влияют на этот процесс».

Результаты исследования

Команда обнаружила, что iG4-blastoids реагируют на токсины и изменения в питании так же, как и естественные эмбрионы. Например, кофеин и никотин на ранних стадиях беременности уменьшали количество клеток и нарушали развитие. Изменение доступности аминокислот имитировало воздействие диет с высоким или низким содержанием белка на рост эмбриона.

Создание iG4-blastoids

Команда создала iG4-blastoids из трёх типов стволовых клеток, включая одну, сконструированную для экспрессии ключевого гена развития (GATA4). Выражение GATA4 стало ключевым прорывом, где другие попытки создания бластоидов из стволовых клеток потерпели неудачу.

Важно отметить, что метод позволяет правильно развивать бластоиды в 80% случаев. Такая высокая эффективность позволяет исследователям производить тысячи моделей и проводить надёжные эксперименты. Например, можно проверить влияние кофеина на конкретные дни развития или эффекты различных концентраций в разное время.

Хотя эта работа была проведена на мышах, модели значительно улучшат исследования основных биологических процессов, лежащих в основе репродукции, таких как факторы, препятствующие имплантации генетически здоровых эмбрионов, и механизмы, объясняющие, почему некоторые факторы окружающей среды могут тормозить развитие.

«Этот метод меняет правила игры», — говорит Серхи Джуньент, постдокторант Калифорнийского технологического института и соавтор статьи. «При применении к людям он может помочь нам понять, почему некоторые эмбрионы процветают, а другие терпят неудачу, и как оптимизировать условия для зачатия — естественного или искусственного».

Хотя iG4-blastoids пока не могут развиваться далеко за пределы стадии имплантации, исследователи подчёркивают, что их высокая точность воспроизведения естественных эмбрионов делает их беспрецедентной модельной системой. Текущая работа направлена на дальнейшее усовершенствование моделей и изучение их применения в исследованиях фертильности человека в безопасных, этических и регулируемых рамках.

Предоставлено Калифорнийским технологическим институтом.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте