Танец жизни. Новая наука о том, как клетка становится человеком - Магдалена Зерницка-Гетц

участвует наш старый знакомый ОСТ4. Как только мышиные эпибластные клетки переходят из наивного состояния потентности в новое праймированное состояние, возникает партнерство между двумя транскрипционными факторами, ОСТ4 И ОТХ2, в результате чего активируется синтез гликозилированных сиаломуциновых белков, ведущий к образованию амниотической полости.

Но удаление подокаликсина само по себе не останавливает увеличение полости, поскольку другие белки компенсируют его отсутствие. Один из них, цингулин, привязывает везикулы к апикальным концам клеток. Как всегда, все гораздо сложнее, но это делает биологию развития еще более завораживающей. Ради этих сведений Марта работала день и ночь.

Однако требуются дополнительные исследования для идентификации всех белков, которые подталкивают клетки к приобретению большей специализации и формированию полости, помогая перейти к следующей стадии развития. Тем не менее наши эксперименты уже показали, что удержание клеток в наивном состоянии играет роль контрольной точки, гарантирующей, что амниотическая полость появится только тогда, когда клетки праймируются должным образом. Эксперименты демонстрируют и то, как эмбрион синхронизирует морфогенез и дифференциацию, координируя в танце жизни идентичность и расположение клеток-партнеров.

Как долго должен развиваться человеческий эмбрион?

Методика, позволяющая эмбрионам развиваться в культуре в два раза дольше, чем раньше, сулит множество будущих открытий. Многие из них будут невероятными, но одно можно предсказать наверняка: эти достижения помогут установить, какие аномальные эмбрионы способны самостоятельно исправлять собственные дефекты.

Полученные сведения могут повысить эффективность вспомогательной репродукции. Несмотря на то что в результате ЭКО уже родились миллионы детей, процесс ЭКО остается суровым испытанием, а успех — на удивление низким, о чем мы будем говорить в главе 10. Мы должны стремиться узнать больше, чтобы сделать процедуру успешнее и безопаснее.

Еще до прогресса, достигнутого в моей лаборатории в Кембридже и в лаборатории Али в Нью-Йорке, ученые придерживались правила о том, что лишние человеческие эмбрионы, оставшиеся после ЭКО и пожертвованные на исследования, могут изучаться в лаборатории лишь до четырнадцатого дня, считая от момента их создания. Настало время для нового разговора о том, существует ли научная необходимость (наряду с более широким общественным консенсусом) в поиске способов продления срока, в течение которого эмбриону позволено развиваться. Вопросы такого рода задаются с тех пор, как в 1978 году на свет появилась Луиза Браун, первый в мире ЭКО-ребенок, что стало определяющим моментом в истории медицины и продолжает оказывать огромное влияние на жизни миллионов людей и на общество в целом.

Глава 7

Надо ли использовать в исследованиях человеческие эмбрионы?

«Как чудесно», — думала я, не веря, что это действительно происходит. Наш успех в культивировании эмбрионов за пределами стадии имплантации читатели журнала Science приветствовали ежегодной премией People’s Choice Breakthrough of the Year («Прорыв года») [1]. Это произошло в 2016 году, который сам по себе был выдающимся для мировой науки. Физики доказали существование гравитационных волн, ряби на ткани пространства-времени, подтвердив то, что Альберт Эйнштейн предсказал еще сто лет назад. Это был настоящий прорыв.

Награда много для нас значила, поскольку создавала ощущение, что общество признало ценность исследований начальных стадий эмбрионального развития, потенциально способных помочь в предотвращении случаев невынашивания беременности на ранних сроках. Новый метод позволял изучать развитие человеческого эмбриона во время естественного процесса имплантации в матку, что было недоступно раньше. Зато теперь мы могли понять клеточные и молекулярные изменения в каждой клетке, а также хореографию клеточного танца на второй неделе жизни, когда создаются и по-новому организуются стволовые клетки будущего организма. У нас появилась возможность установить как минимум некоторые причины того, почему в ранний период многие беременности заканчиваются неудачей, а также изучить вредное воздействие продуктов питания, напитков или других химических веществ, которые в этот уязвимый период способны влиять на формирование эмбриона. Со временем можно было разработать новые тесты, помогающие определить до подсадки в матку, какой из эмбрионов имеет наивысшие шансы на нормальное развитие. Кроме того, мы могли проследить судьбу анеуплоидных клеток эмбрионов с аномальным набором хромосом и клеток мозаичных эмбрионов, как мы уже делали на мышах. Открывалось новое поле для исследований, результаты которых могли привести к появлению новых методов лечения или способов предотвращения проблем развития.

Некоторые воспользовались нашей работой, чтобы спросить, надо ли пересматривать четырнадцатидневный лимит. Культивированный нами эмбрион не достиг этого срока и по причинам, которые я объясню позже. Запрет на выращивание эмбрионов дольше четырнадцати дней широко распространен, и мы в своем эксперименте подошли к пределу довольно близко. В двенадцати странах, включая Соединенное Королевство, этот срок прописан в законодательстве, а также рекомендован к соблюдению еще в пяти странах, среди которых США (где исследования человеческих эмбрионов запрещено финансировать из федеральных фондов, но можно из не-федеральных, если это не противоречит законам штата).

Когда заходит речь о четырнадцатидневном лимите, камнем преткновения является моральный статус эмбриона. Я думаю, все согласны, что эмбрион заслуживает уважения, хотя трудно объяснить, что под этим имеется в виду [2]. Например, с точки зрения католической церкви, человеческая личность возникает с момента зачатия и заслуживает соответствующего уважения. Противоположность этому — думать, что ранний человеческий эмбрион представляет лишь кучку стволовых клеток и к нему следует относиться точно так же, как к любой человеческой клетке в лаборатории [3].

Те, кто стремится к компромиссу, должны найти удовлетворительный путь между двумя крайностями. Возможно, ранний человеческий эмбрион надо защищать и взвешивать все за и против в том случае, когда эксперименты на животных не дают ответ. Где же провести черту?

Как и другие, я выступаю за осторожный подход, направленный в первую очередь на углубление знаний о человеческом развитии с помощью дополнительной недели, достигнутой в моей лаборатории и лаборатории Рокфеллеровского института [4]. А пока мы можем сделать паузу и объяснить общественности потенциальную пользу от расширения исследований человеческих эмбрионов.

Человеческие эмбрионы in vitro

Прогресс, который привел к культивированию эмбрионов в лабораторных условиях, случился еще в середине двадцатого века. Первый доклад об оплодотворении человеческой яйцеклетки вне организма был сделан в 1944 году Джоном Роком, работавшим вместе с Мириам Менкин [5]. Это основополагающее исследование позволило предположить, что беременность посредством ЭКО возможна и у людей. Однако прошло еще пятнадцать лет, прежде чем в 1959 году Мин Чу Чанг из Вустерского Фонда экспериментальной биологии в Шрусбери, штат Массачусетс, добился первого успеха в получении потомства от млекопитающих путем ЭКО. Чанг оплодотворил in vitro яйцеклетку самки черного кролика сперматозоидом черного самца и подсадил эмбрионы самке белого кролика, что привело к рождению черных крольчат [6].

Одной из ключевых фигур в