Модель воспроизводит развитие тканей, поддерживающих эмбрион, на сроке от двух до четырех недель после оплодотворения. Это первая модель, которая показывает, как формируется амнион после 14 дней.

Исследование, опубликованное в журнале Cell, раскрывает, как можно изучать происхождение и функции амниона — защитной оболочки, которая превращается в мешок с околоплодными водами. До сих пор считалось, что его главная роль — просто защищать эмбрион от ударов и помогать питательным веществам проникать внутрь до формирования плаценты. Но теперь выясняется, что амнион еще и активно взаимодействует с зародышем.

Проблема в том, что эмбрионы человека нельзя исследовать после 14 дней по этическим соображениям, а существующие модели не охватывают более поздние стадии развития. Ученые решили эту задачу, создав трехмерную модель — постгаструляционный амниоид  (PGA).

Как это сделали

• Взяли человеческие стволовые клетки.
• Обработали их всего двумя сигнальными веществами.
• Через 48 часов клетки сами организовались в слои, похожие на амнион.

Уже на 10-й день более 90% моделей сформировали мешковидную структуру, которая продолжала расти без дополнительных стимулов. Состав клеток и жидкости внутри почти полностью совпадал с реальным амниотическим мешком.

Дальше — интереснее. Ученые отключили ген GATA3 и увидели, что амнион перестал развиваться. А когда искусственно усилили его активность, стволовые клетки сами превратились в амниотический мешок без дополнительных сигналов. Значит, этот ген — ключевой для запуска процесса.

Но главное открытие в другом: амнион не просто защищает, а еще и общается с эмбрионом. Когда клетки из модели смешали с обычными стволовыми клетками, те тоже начали формировать амниотические структуры. То есть амнион посылает сигналы, которые помогают эмбриону развиваться.

Практическая польза

Амниотическую мембрану уже используют в медицине — для восстановления роговицы, лечения ожогов и даже регенерации матки. Но материал берут у доноров после кесарева сечения. Теперь же его можно будет выращивать в лаборатории — быстро, дешево и даже из собственных клеток пациента.

Раньше мы считали амнион просто защитным пузырем, а оказалось — он активно участвует в развитии эмбриона, — говорит Сильвия Сантос, руководитель исследования.

Наша модель впервые точно повторяет человеческий амнион. Теперь можно изучать поздние стадии развития без использования эмбрионов, — добавляет Борзо Гхариби, ведущий автор работы.

Этот прорыв дает:

• Понимание раннего развития — теперь можно изучать ключевые процессы после 14 дней без этических ограничений.
• Новые методы лечения — искусственная амниотическая мембрана может заменить донорскую.
• Инсайты в регенеративную медицину — если амнион «общается» с эмбрионом, возможно, его сигналы можно использовать для восстановления тканей.

Отметим, что модель все же не полностью идентична настоящему амниону — например, в ней нет кровеносных сосудов, которые есть у эмбриона. Также пока неясно, как именно сигналы от амниона влияют на развитие органов.

Ранее ученые пришли к выводу, что летняя жара очень опасна для беременных.