Развитие человека — удивительный и сложный процесс.

Все начинается с двух крошечных клеток, которые делятся и размножаются, пока за год не превращаются в целый организм.

Изучать эмбрионы в пробирке сложно: мешают и этические вопросы, и технические ограничения.

Но ученые нашли альтернативу — гаструлоиды.

Это двумерные колонии стволовых клеток, которые имитируют третью неделю развития зародыша, когда формируются три основных слоя будущего тела.

Гаструлоид — искусственная модель раннего зародыша, созданная из стволовых клеток. Она имитирует стадию гаструляции, когда клетки начинают делиться на три слоя: из одного потом образуется кожа и нервная система, из другого — мышцы и кости, из третьего — кишечник и легкие.

Исследователи из Вашингтонского университета и Института прецизионной медицины Бротмана Бэйти создали систему для быстрой автоматической сортировки гаструлоидов.

Результаты опубликованы в издании APL Bioengineering.

Мы можем выращивать сотни одинаковых гаструлоидов за несколько дней — они удобны для экспериментов, — говорит Иэн Джан. — Но без автоматической сортировки сложно изучать различия между ними.

Эти модели помогают понять, как передаются генетические болезни. Например, с их помощью выяснили, что болезнь Хантингтона можно обнаружить уже в первые две недели развития эмбриона.

Еще один пример — анеуплоидия, когда в клетках нарушено число хромосом. Гаструлоиды с разным количеством таких клеток показали, что зародыш способен сам исправлять ошибки, — объясняет Джан.

Гаструлоиды выращивают так: стволовые клетки помещают в круглые колонии на стекле или пластике, а потом добавляют молекулы, запускающие процессы, похожие на эмбриональное развитие.

Раньше ученым приходилось вручную считать и сортировать гаструлоиды. Новая система делает это автоматически: микроскоп с камерой сканирует образцы, а программа управляет сортировкой.

Представьте автомат с игрушками, только вместо плюшевых мишек там клетки на микроподложках, — сравнивает Джан.

Сейчас команда работает над тем, чтобы добавить нейросети для анализа изображений.

Автоматическая сортировка позволит изучать различия между гаструлоидами, — говорит Джан. — Это покажет, насколько по-разному могут развиваться человеческие эмбрионы.

Этот метод может:

• Ускорить изучение генетических болезней — вместо долгих экспериментов с эмбрионами можно использовать гаструлоиды.
• Помочь в скрининге лекарств — тестировать препараты на ранних стадиях развития.
• Пролить свет на выкидыши — понять, почему некоторые зародыши перестают развиваться.

Гаструлоиды — упрощенная модель. Они не полностью повторяют развитие эмбриона, особенно на поздних стадиях. Возможно, часть процессов в них идет иначе, и результаты не всегда можно переносить на реальные зародыши.

Ранее ученые выяснили, как серотонин влияет на развитие эмбриона.