Ученые изучают способы возникновения болезни без использования двух основных компонентов: сперматозоидов и яйцеклеток. Они собирают кластеры стволовых клеток – программируемые клетки, которые могут трансформироваться во множество различных специализированных типов клеток – для формирования выращенных в лабораторных условиях структур, образующих эмбрионы эмбрионов. Эти модели эмбрионов далеки от идеальных копий. Но по мере того, как лаборатории соревнуются за достижение наилучшего уровня сходства, структуры становятся все более сложными, выглядят и ведут себя так же, как выглядят эмбрионы.

Эта структура может обеспечить дальнейшее изучение развития человека и причин бесплодия. Однако головокружительный темп исследований, начавшихся немногим более десяти лет назад, бросает вызов биологии развития этих, правовых и нормативных проблем.

«Мы никогда не могли предположить, что наука будет расти такими темпами». «Однако по мере развития этих моделей крайне важно, чтобы они изучались в рамках обеспечения баланса между современным прогрессом и этическими, правовыми и конкретными условиями».

Кларк является сопредседателем Рабочей группы по моделированию эмбрионов Международного общества по исследованию стволовых клеток (ISSCR), которая в настоящее время пытается обновить такую структуру в глобальном масштабе. Спорным является вопрос о том, что на самом деле исследователи могли бы продвинуться с живыми стволовыми клетками, если бы у них было время и дополнительные условия. Смогут ли ученые в конечном итоге воспроизвести настоящий эмбрион, у которого есть сердцебиение и которое образует боль, или эмбрион, который мог бы вырасти в полностью развитую человеческую модель?

Напечатанная на 3D-принтере копия модели человеческого эмбриона, представленная в рамках выставки Института Френсиса Крика в открытом обществе Летняя научная выставка в Лондоне в июле 2024 года. Точная копия примерно в 500 раз больше, чем настоящая модель эмбриона, размер которой составляет 0,3 миллиметра.

Модели эмбрионов: наконец они настоящие?

Согласно одним текущим исследованиям, ни одна модель не имитирует развитие человеческого эмбриона во всей его полноте, и ни одна модель не является потенциалом для формирования плода, следующих стадий развития человека, эквивалентного 8-й неделе или 56-му дню беременности у человека. Создание моделей эмбрионов также стало камнем преткновения для большинства исследовательских групп, поскольку лишь небольшой процент стволовых клеток самоорганизуется в эмбриоподобные структуры. Тем не менее, модели производят несколько внутренних клеток типа и типа, которые необходимы эмбриону для развития, такие как амнион, желточный мешок и примитивная полоска, и которые могут, «с будущими улучшениями, в конечном итоге перейти к более поздним структурам эмбриона, включая сердце, мозг и другие органы». Аналогичные модели, созданные на мышиных клетках, точки приложения, когда эффективность мозга и сердца. Эти модели также позволяют проводить эксперименты, которые невозможно провести на донорских эмбрионах в лаборатории.

Поскольку модели обнаруживаются в стыке исторических противоречивых областей — биологии стволовых клеток и эмбриологии, — работа требует более пристального внимания, чем другие формы исследований. О научных исследованиях, — сказал Кларк.

В предлагаемом обновлении также указаны две красные линии: Действующее руководство уже запрещает перенос моделей человеческих эмбрионов в матку человека или ребенка. В обновленной версии также будет предпочтительно ученым не использовать модели человеческих эмбрионов для эктогенеза: развитие эмбриона вне человеческого тела с помощью искусственных маток, которые, по сути, создают жизнь с нуля. По словам Кларка, модели эмбрионов на основе стволовых клеток, созданные ею и другими исследовательскими группами, следует учитывать в отличие от исследований на клеточных эмбрионах, обычно это избыточные эмбрионы, полученные в результате ЭКО и пожертвованные наукой. Подобные исследования жестко регулируются во многих странах и запрещены в других, включая Германию, Австрию и Италию. «Имеет смысл, по крайней мере на данный момент, по-разному относиться к моделям и реальным эмбрионам», — говорит Эмма Кейв, профессор медицинских прав в Даремском университете в Великобритании, которая работает над моделями эмбрионов. Она использует алмазы в таких же аналогиях: природные алмазы и их промышленные аналоги, выращенные в лабораторных условиях, производятся из одних и тех же ингредиентов, но общество имеет разную ценность. Она предупредила, что не следует торопиться с регулированием моделей эмбрионов, поскольку это может помешать перспективным исследованиям. «Мы находимся на ранней стадии их развития, и может случиться так, что через 5, 10, 15, 20 лет будут очень похожи на человеческий эмбрион, а может быть, они никогда не достигли этой стадии», — сказала она.

«Тест Тьюринга» для моделей эмбрионов

По мере развития научных исследований надзор за моделями эмбрионов в разных юрисдикциях принимает разные формы. Австралия придерживается самого строгого режима. Проект включает в себя модели эмбрионов в рамках нормативной базы, регулирующей использование человеческих эмбрионов, для чего требуется специальное разрешение на проведение исследований.

В 2023 году Нидерланды подобным образом предложили приравнять «нетрадиционные эмбрионы» к эмбрионам человека с точки зрения закона. По данным Совета здравоохранения Нидерландов, это предложение все еще обсуждается.

Исследователи из Королевства опубликовали добровольный кодекс поведения в 2024 году, а Япония также объявила о новых руководящих принципах и регулирующих исследованиях в этой области.

В связи с тем, что эмбриональные модели не содержат какой-либо конкретной правовой базы, и предложения по проведению исследований, основанных на результатах исследований и надежных доказательствах, отметил Кларк. В 2021 году Национальный институт здравоохранения заявил, что будет рассматривать заявки на государственные исследования моделей эмбрионов в каждом конкретном случае и следить за развитием событий, чтобы понять возможности этих моделей. Однако, согласно данным Наффилдского совета по биоэтике, лондонской организации, консультирующей по этим вопросам, лишь немногие другие страны, по-видимому, готовы принять специальное законодательство, касающееся моделей эмбрионов, которые составляют руководящие принципы, выпущенные ISSCR, «весьма влиятельным» справочником для наблюдения во всем мире в биомедицине. В отчете за ноябрь 2024 года Совет заявил, что руководящие принципы являются ключевыми для предотвращения «проведения исследований, которые не соответствуют стандартам этических норм и принципов; это, в свою очередь, может привести к снижению риска национальной общественности, что приводит к более избегающему риску, который вызывает ответственное научное развитие». Кларк сказал, что обновленные добровольные руководящие принципы ISSCR помогают организациям, финансирующим научные исследования, во всем мире лучше оценивать заявки, а издатели исследований понимают, что работа была выполнена этически ответственным образом, особенно в тех местах, где закон или другие руководящие принципы не предусматривают использование моделей эмбрионов во внимание.

Будущая задача регулирующих органов состоит в том, чтобы понять, когда и модель эмбриона будет функционально соответствовать человеческому эмбриону и, следовательно, надежно обеспечивать такую же или аналогичную защиту, как и те, которые окружают микроволновые эмбрионы, — сказала Наоми Морис, руководитель группы в лаборатории моделей развития Института Фрэнсиса Крика. Единственным окончательным тестом была бы пересадка модели в матку суррогатной материи, что противоречило действующим биоэтическим стандартам.

Однако Морис в группу входит наблюдение, которое предложило два критерия, или «теста Тьюринга», вдохновленного методом научного исследования — компьютерщика Алана Тьюринга, способного определить, могут ли машины мыслить как люди, для оценки результатов между лабораториями.

«На данный момент эти объекты не являются эмбрионами, они явно не обладают теми же возможностями, что и эмбрион. Но как мы могли бы заранее узнать, что к этому приводит?» Сказал Морис. «За этим стояла логика. Какие показатели мы могли бы использовать в качестве своего рода индикатора способности модели эмбриона, чтобы затем предположить, что она, по крайней мере, соответствует той же степени эквивалентности, что и эмбрион».

Первый тест должен быть определен, поскольку модели могут создаваться постепенно и в течение длительного времени. текущий период, как у нормальных эмбрионов. Второй тест позволяет оценить, реализуют ли модели эмбрионов из стволовых клеток животных, особенно животных, наиболее близких к человеку, таких как обезьяны, потенциал к образованию живых и фертильных животных при пересадке в суррогатные матки животных, что позволяет предположить, что теоретически такой же результат возможен и для моделей человеческих эмбрионов. Этого еще не произошло, но китайские исследователи в 2023 году создадут модели эмбрионов из стволовых клеток макака, которые при имплантации суррогатной обезьяны вызывают признаки ранней беременности.

Эмбриональная этика: деликатный танец

«В настоящее время разработка практики доведения SCBEM (модели эмбриона на основе стволовых клеток) до целостности считается небезопасной и неэтичной, и ее не следует продолжать», — наблюдение в ходе процедуры. Кейв сказал, что эктогенез может показаться чем-то из области научной фантастики, но это не невозможно. «Поскольку модели эмбрионов продолжают развиваться, исследования в области искусственных матерей продолжаются, эти две технологии могут встретиться», — сказал Кейв. Задача, добавила она, заключается в признании ценностей в результате исследований, но в то же время в предотвращении неправильного их использования. Чжун Ву, доцент кафедры молекулярной биологии Юго-Западного Техасского университета, является одним из многих биологов, занимающихся изучением стволовых клеток в этой области. Он объяснил с темой, что вопрос об эктогенезе не должен обсуждаться, но объяснил, что исследователи, разрабатывающие модели эмбрионов, должны участвовать в тонком процессе: чтобы раскрыть тайны человеческого эмбриона, модели должны быть достаточно похожи на эмбрионы, чтобы дать реальные представления, но они не должны быть настолько похожи на них, чтобы их можно было считать обоснованными.

«Большой черный ящик» — и прорыв

Магдалена Зерника-Гетц, профессор биологии и биологической инженерии из Калифорнийского технологического института, сообщила, что приветствуются новые рекомендации. В 2023 году она объявила, что ее группе впервые в мире удалось вырастить модели, похожие на эмбрионы, на стадии, состоящей из 14-дневных эмбрионов. Позже в том же году Джейкоб Ханна, профессор биологии стволовых клеток и эмбриологии в Научном институте Вейцмана в Израиле, сказал, что его команда должна пойти еще дальше, разработав модель, полученную из клеток кожи, показала все типы клеток, необходимые для развития эмбриона, включая предшественников эмбриональной клетки. плацента.

В составлении этой работы стал прорыв в плане контролируемого использования моделей в исследованиях потери беременности: на 14-й день эмбриона человек начал прикрепляться к обнаружению оболочки матки — процесса, известного как имплантация. По словам Зерницы-Геотц, на этом этапе происходит много выкидышей.

Магдалена Зерника-Геотц, профессор биологии и биологического образования в Брене. инженер Калифорнийского технологического института. Лабораторные исследования человеческих эмбрионов в течение более 14 дней, включая те, которые были получены в результате ЭКО, запрещенных в большинстве юрисдикций. Хотя некоторые ученые действительно изучают ткани, полученные при абортах, количество таких тканей ограничено, поскольку между 2 и 4 неделями развития эмбриона происходит всего несколько процедур.

Возможность выращивания модели эмбриона вне матки на этой стадии развития открывает путь для исследований, которые невозможны в отношении живых человеческих эмбрионов.

«Гораздо больше беременностей заканчивается неудачей, чем успешно во время критического периода непосредственно до, во время и сразу после имплантации. Вот почему мы создаем в моей лаборатории эмбриоподобные структуры из стволовых клеток, чтобы по-настоящему понять эту критическую и очень хрупкую стадию развития», — сказала Зерника-Гетц. Кларк объяснил с тем, что модели эмбрионов надежно могут быть использованы для решения проблемы бесплодия: «Имплантация. Это большая черная клетка. Поскольку только эмбрион имплантируется в матку, мы очень мало понимаем о его развитии», — добавил Кларк.

«И если мы не сможем это выучить, мы не знаем, чего нам не хватает».