У человеческого развития есть «кнопка паузы
Ученые, похоже, наткнулись на «кнопку паузы», которая способна произвести революцию в нашем понимании раннего развития человеческой жизни и репродуктивных технологий.
Пауза эмбрионального развития
Среди млекопитающих некоторые обладают способностью контролировать время своего эмбрионального развития, чтобы повысить вероятность выживания как матери, так и эмбриона.
В научных терминах это явление получило название «эмбриональная диапауза». Это интригующее событие обычно происходит на стадии бластоцисты, прямо перед тем, как эмбрион имплантируется в матку.
В результате эмбрион остается в свободном плавании, что продлевает срок беременности. Это состояние покоя может длиться от нескольких недель до нескольких месяцев, после чего развитие начинается заново, когда условия становятся оптимальными.
Однако могут ли человеческие клетки реагировать на эти триггеры диапаузы, до сих пор оставалось загадкой.
Кнопка паузы для развития человеческих клеток
В новом исследовании эксперты обнаружили, что молекулярные механизмы, контролирующие эмбриональную диапаузу, могут действовать и в клетках человека.
Исследование проводилось в лабораториях Айдана Булут-Карслиоглу из Института молекулярной генетики Макса Планка и Николя Риврона из Института молекулярной биотехнологии (IMBA) при Австрийской академии наук.
Ученые не проводили экспериментов с человеческими эмбрионами. Вместо этого они использовали стволовые клетки и модели бластоцист на основе стволовых клеток, названные бластоидами.
Безопасный, научный и этичный - этот альтернативный способ исследования привел к открытию того, что сигнальный путь mTOR может вызывать состояние, сравнимое с диапаузой, если его модулировать.
Регулятор роста и развития человека
«Путь mTOR является основным регулятором роста и развития эмбрионов мышей», - объясняет Булут-Карслиоглу.
«Когда мы обработали человеческие стволовые клетки и бластоиды ингибитором mTOR, мы наблюдали задержку развития, что указывает на то, что человеческие клетки могут вызывать реакцию, подобную диапаузе».
Состояние покоя характеризуется сокращением деления клеток и замедлением развития, а также снижением способности прикрепляться к слизистой оболочке матки.
Однако способность входить в эту спящую стадию, по-видимому, ограничена коротким периодом развития.
Будущие репродуктивные технологии
Открытие возможности вызывать диапаузоподобные состояния в клетках человека открывает новые возможности для развития репродуктивных технологий.
Используя путь mTOR, ученые могут регулировать время имплантации эмбриона, что может оказаться бесценным для вспомогательных репродуктивных технологий, таких как экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО).
Эта возможность может повысить процент успешных имплантаций, обеспечивая имплантацию эмбрионов в наиболее благоприятное время, тем самым улучшая исход беременности.
Кроме того, такое понимание контроля эмбрионального развития может привести к созданию революционных методов сохранения фертильности, особенно у онкологических больных, которым может потребоваться лечение, влияющее на их репродуктивное здоровье.
Манипулирование этой «кнопкой паузы» развития человека может действительно изменить репродуктивную медицину, проложив путь к индивидуальным терапевтическим вмешательствам.
Этические аспекты модификации развития
Как и многие другие научные достижения, возможность модулировать эмбриональное развитие поднимает важные этические вопросы, которые требуют тщательного изучения.
Хотя потенциальные выгоды очень велики, обсуждение того, как эти технологии используются и регулируются, имеет решающее значение. Этические соображения должны охватывать безопасность и долгосрочные последствия манипулирования стадиями развития.
Будущие исследования должны решить эти проблемы, обеспечив соответствие технологических достижений общественным ценностям и этическим нормам.
Междисциплинарное сотрудничество между учеными, специалистами по этике и политиками будет играть ключевую роль в решении проблем и использовании возможностей, связанных с этим открытием.
Этот прорыв в развитии человека не только подчеркивает потенциал научных инноваций, но и говорит об ответственности, которая их сопровождает.
Последствия и потенциал
Возможность контролировать сроки эмбрионального развития может иметь значительные последствия для ЭКО.
«Ускоренное развитие повышает вероятность успеха ЭКО, и усиление активности mTOR может этого добиться», - говорит Риврон.
«И наоборот, активация состояния покоя во время процедуры ЭКО может дать больше времени для оценки здоровья эмбриона и синхронизации его с матерью для лучшей имплантации в матку».
Таким образом, исследование не только открывает новые возможности для понимания того, как клетки воспринимают различные сигналы во время своего развития, но и подчеркивает важность совместных исследований для развития науки.
Каков же итог? Эти замечательные открытия могут стать нашим билетом к улучшению репродуктивного здоровья и углублению понимания самых ранних стадий развития человека.
Исследование опубликовано в журнале Cell.
