Ученые создали модель человеческого эмбриона, производящую клетки крови

Команда наблюдала за появлением трехмерных эмбрионоподобных структур под микроскопом в лаборатории. Они начали производить кровь (показана красным цветом) примерно через две недели развития, имитируя процесс развития человеческих эмбрионов. Автор: Джитеш Неупане, Кембриджский университет

Ученые из Кембриджского университета использовали человеческие стволовые клетки для создания трехмерных эмбрионоподобных структур, которые воспроизводят определенные аспекты очень раннего человеческого развития — включая производство кроветворных стволовых клеток. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Reports.

Человеческие кроветворные стволовые клетки — это незрелые клетки, которые могут развиваться в любой тип клеток крови, включая эритроциты, переносящие кислород, и различные типы лейкоцитов, важных для иммунной системы.

Эмбрионоподобные структуры, которые ученые назвали «гемоноидами», самоорганизуются и начинают производить кровь примерно через две недели развития в лаборатории, имитируя процесс развития человеческих эмбрионов.

Структуры отличаются от настоящих человеческих эмбрионов во многих отношениях и не могут развиться в них, поскольку им не хватает нескольких эмбриональных тканей, а также поддерживающего желточного мешка и плаценты, необходимых для дальнейшего развития.

Гемоноиды обладают перспективным потенциалом для лучшего понимания формирования крови во время раннего человеческого развития, моделирования нарушений крови, таких как лейкемия, и для производства долговечных кроветворных стволовых клеток для трансплантации.

Человеческие стволовые клетки, используемые для создания гемоноидов, могут быть получены из любой клетки тела. Это означает, что подход также обладает большим потенциалом для персонализированной медицины в будущем, позволяя производить кровь, полностью совместимую с организмом пациента.

Доктор Джитеш Неупане, исследователь из Института Гёрдона Кембриджского университета и первый автор исследования, сказал: «Это был захватывающий момент, когда красный цвет крови появился в чашке — его было видно даже невооруженным глазом».

Он добавил: «Наша новая модель имитирует развитие фетальной крови человека в лаборатории. Это проливает свет на то, как клетки крови естественным образом формируются во время эмбриогенеза человека, предлагая потенциальные медицинские достижения для скрининга лекарств, изучения раннего развития крови и иммунитета и моделирования нарушений крови, таких как лейкемия».

Команда наблюдала за появлением трехмерных гемоноидов под микроскопом в лаборатории. Уже через несколько дней они самоорганизовались в три зародышевых листка — эктодерму, мезодерму и энтодерму — основы плана строения человеческого тела, которые имеют решающее значение для формирования каждого органа и ткани, включая кровь. Автор: Джитеш Неупане, Кембриджский университет

Самоорганизующиеся структуры

Новая модель человеческого эмбриона имитирует клеточные изменения, которые происходят на самых ранних стадиях человеческого развития, когда наши органы и кровеносная система только начинают формироваться.

Команда наблюдала за появлением трехмерных гемоноидов под микроскопом в лаборатории. Ко второму дню они самоорганизовались в три зародышевых листка — эктодерму, мезодерму и энтодерму — основы плана строения человеческого тела, которые имеют решающее значение для формирования каждого органа и ткани, включая кровь.

К восьмому дню сформировались бьющиеся клетки сердца. Эти клетки в конечном итоге дают начало сердцу в развивающемся человеческом эмбрионе.

К тринадцатому дню команда увидела красные пятна крови, появляющиеся в гемоноидах. Они также разработали метод, который продемонстрировал, что кроветворные стволовые клетки в гемоноидах могут дифференцироваться в различные типы клеток крови, включая специализированные иммунные клетки, такие как Т-клетки.

Профессор Азим Сурани из Института Гёрдона Кембриджского университета, старший автор статьи, сказал: «Эта модель предлагает новый мощный способ изучения развития крови в раннем человеческом эмбрионе. Хотя она все еще находится на ранних стадиях, способность производить человеческие клетки крови в лаборатории знаменует собой значительный шаг к будущим регенеративным терапиям — которые используют собственные клетки пациента для восстановления и регенерации поврежденных тканей».