Ученые обнаружили потенциальную кнопку паузы в развитии эмбрионов

Исследователи из Института молекулярной генетики Макса Планка в Берлине и Института молекулярной биотехнологии Австрийской академии наук в Вене обнаружили потенциальную «кнопку паузы» на самых ранних стадиях развития человека. Вопрос о том, может ли человек контролировать сроки своего развития, уже давно обсуждается. Новое исследование предполагает, что «кнопка паузы» может быть активирована в клетках человека. Полученные результаты имеют значительное значение для понимания ранней человеческой жизни и могут улучшить репродуктивные технологии.

Некоторые виды млекопитающих обладают способностью, известной как эмбриональная диапауза, при которой развитие эмбриона может быть приостановлено на недели или даже месяцы, что не позволяет бластоцисте имплантироваться в матку. Это означает, что животное может переждать нехватку пищи или неблагоприятные сезоны, а также возобновить беременность, когда условия улучшатся, что лучше обеспечивает выживание матери и детенышей.

Некоторые виды грызунов, медведей, барсуков, кенгуру и оленей, могут использовать этот процесс естественным образом, в то время как ученые запускали его ранее в экспериментах. Но одно было неясно – сохранилась ли диапауза у людей, даже если мы потеряли способность ее использовать.

Как выясняется, механизм все еще есть, в спящем состоянии. В новых экспериментах исследователям из Института молекулярной генетики Макса Планка и Австрийской академии наук удалось снова включить его в клетках человека.

Вместо реальных эмбрионов команда ученых экспериментировала со стволовыми клетками и моделями бластоцист (ранняя стадия развития зародыша млекопитающих), называемыми бластоидами. С их помощью исследователи идентифицировали специфический молекулярный процесс, известный как путь mTOR, который, по-видимому, контролирует это состояние. Когда они его заблокировали, бластоиды перешли в спящее состояние.

«Путь mTOR является основным регулятором роста и прогресса развития у эмбрионов мышей», — сказал Айдан Булут-Карслиоглу, автор исследования. «Когда мы обрабатывали стволовые клетки человека и бластоиды ингибитором mTOR, мы наблюдали задержку в развитии, что означает, что человеческие клетки могут использовать молекулярный механизм, чтобы вызвать диапаузный ответ».

Во время этого спящего состояния деление и развитие клеток происходило с пониженной скоростью, и бластоиды не могли так легко прилипать к слизистой оболочке матки. Еще одним доказательством того, что это диапауза, является тот факт, что это состояние появляется только на той же стадии развития, что и у млекопитающих. Важно отметить, что когда путь mTOR реактивируется, бластоиды возвращаются к своему нормальному процессу развития.

Исследование может иметь решающее значение для репродуктивных технологий.

«С одной стороны, известно, что более быстрое развитие увеличивает вероятность успеха экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), и повышение активности mTOR может достичь этого», — сказал Николас Риврон, соавтор исследования.

«С другой стороны, запуск спящего состояния во время процедуры ЭКО может обеспечить большее временное окно для оценки здоровья эмбриона и синхронизации его с матерью для лучшей имплантации внутри матки».

Исследование было опубликовано в журнале Cell.