Новости | Научный прорыв: человеческие эмбрионы формируют тело благодаря асимметричному делению клеток

Недавнее исследование показывает, что ранний человеческий эмбрион в возрасте одного дня состоит из двух внешне одинаковых клеток, однако на самом деле одна из них вносит больший вклад в формирование органов и тканей организма. Это открытие может помочь повысить успешность процедур экстракорпорального оплодотворения (IVF).

Исследование, опубликованное в журнале Cell, показывает, что первое деление оплодотворённой яйцеклетки приводит к тому, что последующие клетки начинают развиваться по разным направлениям, закладывая основу для формирования сложного плода. Биолог развития Али Бриванлу из Университета Рокфеллера в Нью-Йорке назвал это исследование «большим шагом вперёд» и отметил, что по мере продвижения работы его клиническое значение будет становиться всё более очевидным.

Происхождение асимметрии

Долгое время исследователи считали, что у оплодотворённых яйцеклеток млекопитающих, состоящих менее чем из 16 клеток, все клетки одинаковы и начинают дифференцироваться лишь на более поздних этапах развития. Ведь оплодотворённая яйцеклетка, которая после нескольких делений распадается на два отдельных эмбриона, всё ещё может сформировать однояйцевых близнецов.

Однако в 2001 году биолог развития Магдалена Зерницка-Гёц из Калифорнийского технологического института указала в статье, что первые две клетки эмбриона мыши на самом деле различаются. Одна клетка в основном формирует плод, а потомки другой преимущественно образуют желточный мешок.

Долгосрочное исследование

Зерницка-Гёц давно задавалась вопросом, наблюдается ли то же явление у людей. Она получила 54 оплодотворённых яйцеклеток, которые ещё не завершили первое деление, в клинике ЭКО. Исследователи позволили этим оплодотворённым яйцеклеткам делиться в лаборатории и пометили одну из эмбриональных исходных клеток флуоресцентным белком, отслеживая развитие потомков каждой клетки.

После четырёх-пяти дней культивирования эти эмбрионы начали формировать различные структуры. Анализ показал, что большинство клеток в структурах, формирующих плод, происходило от эмбриональной исходной клетки, делившейся быстрее, тогда как потомки клетки, делившейся медленнее, преимущественно превращались в желточный мешок.

Бриванлу был поражён такой степенью асимметрии, но счёл её закономерной, поскольку человеческий организм в итоге становится чрезвычайно сложным. «Чем глубже мы погружаемся в исследование, тем больше понимаем, что жизнь состоит из последовательных нарушений симметрии», — сказал он.

Причина асимметричного развития

Пока неясно, что вызывает эту асимметрию. У мышей место проникновения сперматозоида в яйцеклетку влияет на её деление, и Зерницка-Гёц считает, что на этот баланс могут влиять и другие факторы, например структура хромосом в яйцеклетке.

Понимание того, какие клетки с большей вероятностью сформируют плод, может позволить клиникам ЭКО эффективнее отбирать эмбрионы и выявлять те, которые с наибольшей вероятностью приведут к успешной беременности. «Если мы сможем понять уязвимости этого периода, некоторых выкидышей можно будет избежать», — сказала она. Хотя трудно предсказать, как эта ранняя асимметрия влияет на дальнейшее развитие человеческого организма, последствия могут быть очень долгосрочными.