Ученые выяснили, как развивается эмбрион человека на второй неделе жизни

Ученые определили ключевые молекулярные события в развивающемся человеческом эмбрионе между 7 и 14 днями — один из самых загадочных, но очень важных этапов нашего развития.

Вторая неделя беременности представляет собой критический этап развития эмбриона или эмбриогенеза. Нарушение развития в это время является одной из основных причин потери беременности на ранних сроках. Понимание этого поможет ученым понять, что может пойти не так, и предпринять шаги для решения проблем.

Период до имплантации развивающегося эмбриона в утробу матери, широко изучался на человеческих эмбрионах в лаборатории. На седьмой день эмбрион должен имплантироваться в матку, чтобы выжить и развиться дальше. О развитии человеческого эмбриона после имплантации известно очень мало, потому что он становится недоступным для изучения.

Новаторская работа профессора Магдалены Зерницкой-Гетц и ее команды, о которой сообщалось в 2016 году, разработала методику культивирования человеческих эмбрионов вне тела матери после имплантации. Это позволило впервые изучить человеческие эмбрионы вплоть до 14-го дня развития.

В новом исследовании команда сотрудничала с коллегами из Института Велкома Сэнгера, чтобы выявить, что происходит на молекулярном уровне на этой ранней стадии эмбриогенеза.

Их результаты являются первым доказательством того, что группа клеток за пределами эмбриона, известная как гипобласт, посылает эмбриону сообщение, которое инициирует развитие оси тела «голова-хвост».

Когда начинает формироваться ось тела, симметричная структура зародыша начинает меняться. Один конец превращается в головной конец, а другой — в «хвост».

Новые результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, показывают, что молекулярные сигналы, участвующие в формировании оси тела, имеют сходство с таковыми у животных, несмотря на значительные различия в расположении и организации клеток.

«Мы выявили паттерны экспрессии генов в развивающемся эмбрионе сразу после его имплантации в матку, которые отражают многочисленные контакты, происходящие между разными типами клеток по мере развития эмбриона на этих ранних стадиях», — сказала профессор Магдалена Зерницка-Гетц в своем интервью.

Она добавила: «Мы искали диалог генов, который позволит голове начать развиваться в эмбрионе, и обнаружили, что он был инициирован клетками гипобласта — диском клеток вне эмбриона. Они посылают сообщение соседнем клеткам эмбриона, которые отвечают, говоря: «Хорошо, теперь мы начнем развиваться в головной части».

Исследование выявило обмены генами в развивающемся эмбрионе путем секвенирования кода в тысячах молекул РНК-мессенджера, созданных отдельными клетками.

Они зафиксировали эволюционирующий молекулярный профиль развивающегося эмбриона после имплантации в матку, выявив прогрессирующую потерю плюрипотентности (способность эмбриональных клеток давать начало любому типу клеток будущего организма) по мере определения судьбы различных клеток.

«Наша цель всегда заключалась в том, чтобы дать представление о самом раннем развитии человеческого эмбриона (вторая неделя беременности), чтобы понять, с чего начинается наша жизнь. Объединив нашу новую технологию с передовыми методами секвенирования, мы глубже погрузились в ключевые изменения, которые происходят на этом невероятном этапе человеческого развития, когда так много беременностей, к сожалению, терпят неудачу», — сказала Магдалена Зерницка.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.