Опираясь на предыдущие усилия по созданию платформы для расширенного изучения эмбрионов приматов в клеточной культуре, в двух новых отчетах Государственной ключевой лаборатории биомедицинских исследований приматов Куньмингского университета науки и технологии в Китае представлена трехмерная суспензионная структура, которая позволяет для более нормального развития и детального наблюдения за эмбриогенезом. Отчеты публикуются в Cell.
В первой статье «Нейруляция эмбриона яванского макака, полученного из 3D-культуры бластоцисты», описывается исследование гестационного нейроразвития на нечеловеческой модели. В документе подробно описана лабораторная система культивирования, которая позволила исследователям развить эмбриональные клетки обезьяны от стадии бластоцисты до стадии нейрулы на 25-й день после оплодотворения. Затем исследователи использовали эту модель для изучения развития нервной трубки.
Дефекты нервной трубки (ДНТ) — это широко распространенные врожденные дефекты головного, позвоночника или спинного мозга , которые проявляются у плода в течение первого месяца беременности. ДНТ тесно связаны с дефицитом фолиевой кислоты ( фолиевой кислоты ), поэтому добавки с фолиевой кислотой обычно рекомендуются до и во время беременности.
В то время как корреляционные отношения известны, механизмы нейруляции остаются скрытыми в основном из-за запретов на исследования человеческих эмбрионов и ограничений доступных модельных систем. Это верно для многих стадий развития и патологий, которые можно изучать на эмбриональных тканях человека.
Работая с эмбрионами макак, исследователи создали систему трехмерной пролонгированной культуры in vitro (pIVC) для изучения развития эмбрионов в период от семи до 25 дней после оплодотворения.
С помощью мультиомного анализа одиночных клеток исследование демонстрирует, что эмбрионы pIVC формируют три зародышевых слоя, включая первичные зародышевые клетки , и устанавливают надлежащее метилирование ДНК и доступность хроматина на продвинутых стадиях гаструляции. Кроме того, иммунофлуоресценция подтвердила формирование нервного гребня, закрытие нервной трубки и регионализацию нервных предшественников.
Профили транскрипции и морфогенетика этих эмбрионов pIVC напоминают ключевые черты сходных стадий эмбрионов макаки и человека in vivo. С помощью этой модели приматов, отличных от человека, исследователи могут дополнительно изучить механизмы, действующие на NTD в эмбриогенезе посредством развитой гаструляции и ранней нейруляции, и применить другие цели исследования к модельной системе.
Во второй статье «Эмбриогенез обезьян Ex utero от бластоцисты до раннего органогенеза» исследователи из Куньминского университета использовали ту же лабораторную платформу культивирования для отслеживания других этапов развития в течение третьей и четвертой недель беременности, кульминацией которых стало формирование эктодермы. мезодерма, энтодерма и начальное образование различных органов.
Предыдущее нетрехмерное культивирование эмбриональных тканей не позволяло проводить ранний органогенез, поскольку клеточные структуры разрушались, как только они начинали формироваться. По словам авторов, «эмбриогенез обезьян Ex utero предлагает легкодоступную, управляемую и подверженную возмущению платформу для анализа ключевых событий развития, выходящих за рамки стадий гаструляции у приматов».
Исследователи второго исследования называют встроенную систему 3D-культуры системой Enhanced Monkey Ex Utero Culture (EMEUC). Эта система использовала Geltrex и Matrigel для механической поддержки и глюкозу в качестве дополнительного источника энергии. Эти оптимизации помогли сохранить структурную целостность эмбрионов обезьян во время длительного культивирования и позволили ткани сформировать большинство ожидаемых характеристик по сравнению с формированием in vivo.
Следующим шагом будет добавление к модели взволнованного движения, чтобы увидеть, могут ли они еще больше улучшить формирование стадий развития за счет лучшего моделирования естественной среды.
Правило 14 дней
Текущие исследования человеческих эмбрионов ограничены первыми 14 днями или меньше, в зависимости от стадии развития. Конкретный юридический и нормативный язык может различаться (гаструляция, формирование первичной полосы, 14 дней подряд) в зависимости от того, где проводится исследование, хотя все они сводятся к одному и тому же пределу.
Метод, используемый в исследованиях, предлагает исследователям потенциальный обходной путь для изучения развития человека с помощью платформы эмбриогенеза у приматов. Будет возможно отслеживать движения, организацию и происхождение эмбриональных клеток на поздних стадиях развития, которые могут иметь достаточную консервативность с человеческим эмбриогенезом, чтобы выступать в качестве исследовательского прокси.
Совокупный смысл текущих статей заключается в том, что лабораторный обходной путь может быть лучшей моделью аналога приматов, не являющейся человеком, доступной в настоящее время для изучения раннего эмбрионального развития, а также платформой, которая подготовлена для того, чтобы сделать будущие исследования человеческих эмбрионов более эффективными. эффективным, особенно если правило 14 дней когда-либо будет пересмотрено или заменено чем-то более подходящим для решения загадок патологий развития.
