Танец жизни. Новая наука о том, как клетка становится человеком

Охота на эмбрион

Первые сведения об онтогенетическом развитии в период имплантации поступили из исследований человеческих эмбрионов, опубликованных больше полувека назад. В мае 1956 года вышла статья, которая давала представление о содержимом черного ящика [5]. В ней описывались исследования человеческих эмбрионов со второго по семнадцатый день развития — всего тридцать четыре эмбриона, которые были найдены в образцах тканей, полученных десятилетиями ранее. Образцы были взяты у женщин, подвергнутых гистерэктомии[16] в 1933-1934 годах. Операции были проведены автором исследования, Элеонорой Адамс из Института Карнеги в Балтиморе, штат Вашингтон, под руководством Джорджа Стритера, в те годы — директора отдела эмбриологии этого института [6].

Изучив коллекцию из десяти тысяч человеческих эмбрионов, собираемых с 1880-х, Институт Карнеги разработал стандартизированную систему из двадцати трех стадий, представляющих единую хронологию эмбрионального развития позвоночных. Не было только материала, отображающего первые две недели, и эту недостающую главу истории человеческой жизни нужно было чем-то заполнить. Шанс появился тогда, когда Артур Хертиг сделался патологом в роддоме и бесплатной женской больнице Бостона, где работал и третий автор статьи, хирург Джон Рок.

После череды благодарностей, подходящих для церемонии награждения («несравненные препараты», «великолепные фотографии», «изобретательские способности» и т. д.), авторы статьи описали критерии отбора подходящих женщин: пациентки должны были иметь симптомы, делающие их нетрудоспособными, избавить от которых могла лишь гистерэктомия, а также должны были иметь менструальные циклы, то есть могли производить яйцеклетки.

Из всего операционного материала врачи проанализировали тот, что был получен от двухсот одиннадцати пациенток с 1938 по 1954 год, и обнаружили тридцать четыре ранних эмбриона (они назвали их ova). Среди них двадцать шесть оказались имплантированными. Из всех эмбрионов был двадцать один нормальный и тринадцать аномальных. После погружения в воскообразный материал эмбрионы были послойно разрезаны и сфотографированы: это был «первый полный обзор всех серий ova... от двухдневной двухклеточной трубной яйцеклетки до семнадцатидневной имплантированной яйцеклетки с ветвящимися хорионическими ворсинками и четко определяемой эмбриональной осью».

На иллюстрации 27 к данной статье изображен двенадцатидневный эмбрион, зарывшийся в поверхность матки. На иллюстрации 43 с тринадцатидневным эмбрионом можно различить сгусток свернувшейся крови, указывающий на то, что имплантация больше похожа на вторжение. Во время имплантации эмбрион разрушает кровеносные сосуды стенки матки, вызывая небольшое кровотечение.

В процессе адаптации виды млекопитающих придумали различные стратегии имплантации в матку, происходящей после сбрасывания оболочки zona pellucida. Мышиные и крысиные эмбрионы разрушают стенку матки. Эмбрионы морских свинок проскальзывают между клетками. Эмбрионы кроликов сливаются с клетками эндометрия. Эмбрионы людей и других приматов проделывают в стенке матки отверстие.

Все эмбрионы стараются «решить» одну и ту же задачу: создать с матерью совместное предприятие, называемое плацентой. Во всех случаях внедряющийся эмбрион запускает ремоделирование прилегающей выстилки матки, чтобы сформировать ткань под названием «децидуальная оболочка» (от лат. decidua, то есть «отпадающий»). У мышей эта прилегающая ткань более губчатая в сравнении с остальной частью матки, где больше мышечной ткани.

Децидуальная оболочка защищает эмбрион от атаки со стороны защитных иммунных клеток матери и обеспечивает питанием до формирования плаценты. Часть этой поддержки исходит от материнских иммунных клеток, натуральных киллеров, которые вырабатывают стимулирующие рост факторы, участвующие в широком спектре процессов развития [7].

Роза Венто-Тормо из команды Сары Тейхманн (Институт Сенгера в Хинкстоне) изучала генетический код РНК примерно семидесяти тысяч клеток, взятых из плаценты в первом триместре, чтобы показать, как иммунная система матери ослабляется и адаптируется к поддержке плаценты, пока та внедряется в стенку матки и развивает кровеносные сосуды и прочие структуры [8]. Красота этого исследования нашла отражение в рисунке, созданном моей бывшей коллегой по лаборатории Анной Хупаловской и размещенном на обложке журнала Nature за 2018 год, где было опубликовано данное исследование.

История о том, как эмбрион вторгается в матку, имеет отношение к исследованиям раковых заболеваний. Клетки имплантирующегося эмбриона способны к пролиферации, дифференциации, миграции, ангиогенезу (созданию кровеносных сосудов) и уклонению от атаки иммунной системы матери, что делает его полезной моделью для онкологических исследований. Взять, к примеру, преэклампсию, ведущую к серьезным осложнениям беременности, когда плацента не может правильно развиваться из-за проблем с ее кровеносными сосудами. Большинство генов, связанных с развитием преэклампсии, тесно вовлечены в рост опухолей [9].

Но в самом ли деле эмбрион нуждается во взаимодействии с телом матери, чтобы развиваться за пределы преимплантационной стадии бластоцисты? Может ли он нормально расти без поддержки со стороны матки?

Эмбрион во время имплантации

Когда мы, наконец, решили, что должны попытаться создать подходящие условия вне матки и исследовать развитие эмбриона в период имплантации, мы, как обычно, начали с мышиных эмбрионов. Я думала, что основной помехой будет симуляция эффекта матки. Я ошибалась. Решение этой задачи не составило труда.

Чтобы подготовиться, мы изучили методы, которые в прошлом использовались для культивирования эмбрионов, и выяснили, что важно добавлять сыворотку из пуповины человека. Врачи, два раза принимавшие у меня роды, любезно помогли нам получить свежую человеческую плаценту, пожертвованную для научных исследований.

Я подумала, что было бы неплохо смоделировать эластичную маточную поверхность. Для этого мы начали сотрудничать с Кевином Шейкшеффом, тканевым инженером из Ноттингемского университета, и его командой. Казалось интуитивно правильным позволить бластоцисте во что-нибудь зарыться. Мы попробовали созданные командой Кевина гидрогели — синтетические материалы, которые своей эластичностью напоминали маточные ткани.

С помощью моих коллег по лаборатории Симы Гревола, Сэма Морриса и Флоренс Барриос, а также Самира Патанкара и Ли Баттери из команды Кевина (фармацевтическая школа Ноттингемского университета) у нас получилось создать такие условия среды, которые каким-то образом «убеждали» эмбрион, что имплантация прошла успешно. Он продолжал развиваться и начинал увеличиваться в размерах.

Когда уже имеются знания, процесс кажется легким, но изначально на подбор правильной комбинации факторов для культивирования мышиных эмбрионов после стадии имплантации у Симы ушли месяцы ежедневных попыток. И даже когда у нас получилось, нам надо было сделать метод воспроизводимым, что, разумеется, вышло не сразу. Сегодня эксперимент работал, завтра нет. Это наводило на мысль, что условия среды были недостаточно стабильными. Работа по поиску причин и исправлению ошибок занимала много времени.

Проблему создавал и гидрогель, покрывающий дно чашки Петри. Он мешал снимать фильм в высоком разрешении. Это подрывало весь замысел проекта, состоящий в том, чтобы следить за прогрессом клеток, пока те сотрудничают друг с другом ради осуществления морфогенеза.

Со временем мы поняли, что гель нам не нужен. Достаточно было установить правильную среду, побуждающую эмбрионы расти in vitro[17], и они прикреплялись к самой пластиковой чашке. Мы использовали особые чашки, прозрачные и с оптическими свойствами, позволяющими делать сквозь них высококачественные снимки эмбрионов. В первую очередь мы хотели установить, как эмбрион закладывает свою передне-заднюю ось (голова — хвост). Многие ученые из моей области, включая меня саму, пытались разобраться в развитии данной оси, и вот впервые в жизни мы могли непосредственно наблюдать за тем, как это происходит.

Более ранняя работа Розы Беддингтон показала, что формирование передней части тела контролируется сигналом, поступающим от специализированной популяции клеток, потомков примитивной энтодермы [10]. Эта группа клеток называется передней висцеральной энтодермой (anterior visceral endoderm), или просто AVE, и если у нее не получится выработать сигнальный белок, эмбрион останется без головы. Развитие AVE происходит тогда, когда бластоциста превращается в цилиндрическую структуру, и мы первый раз в жизни могли наблюдать за этим процессом. Для образования головы нужен белок-ингибитор Cerberus (Цербер), поэтому мы использовали трансгенный эмбрион, у которого активность Cerberus сопровождалась свечением GFP (созданным еще в те годы, когда я была постдоком у Мартина Эванса).

Мы обнаружили интересный факт: по мере развития эмбриона некоторым клеткам суждено сформировать AVE, в то время как другие лишь индуцированы на то, чтобы превратиться в нее позже. Обе группы клеток собираются вместе на дне эмбриона и мигрируют на одну сторону. Перемещаясь, они сигнализируют соседнему эпибласту стать той частью эмбриона, где в будущем появится голова. Согласно нашим результатам, AVE, вероятно, происходит из двух наборов предшественников, один из которых обнаруживается уже во время нарушения симметрии на стадии бластоцисты [11]. Полученный результат подчеркивает важность событий до имплантации эмбриона, способных влиять на формирование организма на более поздних стадиях.

С противоположной от AVE стороны активируется ген Brachyury и приступает к созданию белка. Активность этого гена символизирует появление задней части эмбриона, образование мезодермы и гаструляцию. Взглянув на скрытые процессы имплантации в культуре, мы смогли проследить, какие из генов и в какой последовательности активировались на этапе, когда эмбрион создает свою передне-заднюю ось. У нас получилось сделать фильмы, которые демонстрировали хореографию клеток, ведущую к гаструляции. Эта информация была для меня чрезвычайно важна — казалось, будто каждая клеточка в моем теле улыбалась. К нашему удивлению, эту первую в мире визуализацию развития имплантирующегося эмбриона в культуре, отражающую ранние этапы формирования AVE, рецензенты Nature публиковать отказались (и, как водится, один из них выступил против идеи о том, что раннее нарушение симметрии влияет на формирование AVE). Зато журнал Nature Communications оценил наше открытие и опубликовал исследование в 2012 году [12].

Потребовались еще два года усердной работы, чтобы прояснить каждый шаг морфогенеза эмбриона на стадии имплантации. Тем временем два члена моей команды, Иван Беджов и Сай Люнг, усовершенствовали химию питательной среды. Наш метод культивирования позволил нам обнаружить, что во время имплантации архитектура эмбрионов меняется радикальным и неожиданным образом [13]. Три типа клеток, составляющих бластоцисту, перестраиваются в новую конфигурацию. Меняя форму шара на форму чаши, эпибласт превращается в красивую трехмерную розетку из клинообразных клеток. Затем в центре розетки образуется отверстие (или люмен) и расширяется с образованием полости, в которой позже будет находиться развивающийся плод. Могло ли это быть искусственным последствием метода культивирования in vitro? Анализируя эмбрионы, развивающиеся in vivo, Иван подтвердил, что аналогичная клеточная хореография происходит во время реального имплантационного эмбриогенеза в теле мыши.

По результатам экспериментов, выполненных в прошлом на моделях из стволовых клеток (когда культивирование эмбрионов было невозможно), отверстие эпибласта образуется путем апоптоза — клеточного самоубийства. Прямо как Микеланджело, обтесывающий мраморную глыбу, чтобы создать скульптуру Давида, апоптоз придает форму частям тела и органам. Когда клетка проходит через апоптоз, ее ядро конденсируется, а набор специальных ферментов режет ДНК на куски.

Но, как ни странно, вовсе не апоптоз открывает просвет в мышином эмбрионе. Вместо него на стадии имплантации мы видим потрясающий пример самоорганизации (in vitro и in vivo), при которой клетки благодаря контакту с внеклеточным матриксом приобретают полярность. Вследствие асимметричного перераспределения клеточного содержимого (включая среди прочего уже знакомые PAR-белки) каждая клетка приобретает разные концы — апикальный и базальный. Все клетки сходятся своими апикальными концами, а затем расслабляются, секретируя специфические белки, из-за которых отверстие расширяется в целый просвет.

Как я уже говорила, моя коллега по лаборатории Анна Хупаловская не только ученый, но и художник, поэтому я попросила ее проиллюстрировать формирование этой 3D-розеточной структуры, чтобы я могла показывать ее на лекциях. Анна придумала прекрасную 2D-аналогию, уподобив ее синхронному плаванию, где случайно распределенные пловцы (символизирующие клетки эпибласта) собираются вместе (поляризуются) с образованием розетки. При таком расположении клеток конкретные субклеточные структуры обращаются внутрь и секретируют жидкость, чтобы затопить полость и расширить розетку до появления так называемой проамниотической полости — это похоже на пончик с отверстием в центре. Процесс имеет прелестное название «люменогенез». Без люменогенеза эмбрион абортируется.

Самоорганизация человеческого эмбриона

Следующий шаг мог показаться очевидным — воспользоваться методом культивирования эмбрионов на стадии имплантации, чтобы выяснить, что происходит на этой стадии во время нашего собственного онтогенеза. Выглядим ли мы на седьмой день развития как живая розетка из клеток-лепестков, окружающих отверстие, которое в будущем станет временным домом для проточеловека? Похожи ли мы в начале жизни на крошечные «цветы»?

Человеческим эмбрионам требуется особое внимание и забота, о чем я подробнее расскажу в главе 10. На работу с человеческим материалом необходимы лицензии, получение которых — дело серьезное, и по понятным причинам. Чтобы установить, стоит ли вкладывать такие крупные инвестиции, а также проверить, есть ли у нас хоть какой-то шанс на успех, мы провели пилотное исследование в другой лаборатории, у которой имелось необходимое разрешение.

Наша первая попытка культивировать человеческий эмбрион за пределами стадии имплантации произошла в мае 2013 года с использованием всего двух эмбрионов. Поразительно, но метод сработал, и один из эмбрионов начал расти и развиваться.

Новости о нашем успехе пришли в один из тех изумительных дней, которые случаются нечасто. Агнешка позвонила мне, когда я готовила с Дэвидом и Саймоном на кухне, и спросила, можем ли мы прекратить эксперимент — шел одиннадцатый день. Мы решили продлить его еще на сутки. Я была так возбуждена, что в ту ночь не сомкнула глаз.

Маленький шарик из клеток успешно развивался до двенадцатого дня. Это было в два раза дольше, чем обычно, и, насколько я знаю, это был самый первый человеческий эмбрион, который так долго развивался в лабораторных условиях. Он вселил надежду на то, что однажды мы сможем с помощью нашего метода получить новую информацию и углубить наше представление о начале человеческой жизни, а также решить проблему выкидышей. Многим интересно, праздновали ли мы это событие. Нет, на данном этапе это было бы слишком преждевременно. Для успеха нам требовалось не только сделать метод воспроизводимым, но и найти с его помощью что-нибудь значительное. Тем не менее я была так счастлива, что несколько дней не могла думать ни о чем другом.

Для проведения следующих необходимых экспериментов мы подали заявление на получение лицензии в Управление по оплодотворению и эмбриологии человека — регулирующий орган Великобритании. В то время я увязла в куче проблем прикладного и бюрократического плана. Так получилось, что мне пришлось заняться переездом из нашей лаборатории в Институте Гёрдона в сам Кембриджский университет, на кафедру физиологии, биологии развития и нейробиологии, где я в 2010 году получила штатную должность профессора.

Переезд целой лаборатории — тяжелая работа, особенно когда речь идет о сложном и дорогостоящем оборудовании, которое надо тщательно упаковать, перевезти, настроить, протестировать и откалибровать. По-своему трудно передать из одной лаборатории в другую и разрешения на проведение исследований. В довершение ко всему наше постоянное рабочее место на кафедре было не готово. Директор Института Гёрдона хотел, чтобы лабораторию расширили для размещения еще одной группы, поэтому сначала нам пришлось довольствоваться временным пространством, в котором даже не было комнаты для микроскопов или культивируемых тканей. В итоге за восемнадцать месяцев наша лаборатория переезжала дважды.

Переезд моей группы застопорил всю работу, и наши исследования человеческих эмбрионов пришлось приостановить на год. Это был сложный период, но он заставил меня задуматься о том, что я хочу сделать со своей жизнью и что для меня действительно важно. Я сосредоточилась на новых идеях и на тех людях, которые доверили мне свою карьеру. Я хотела, чтобы они были счастливы, мотивированы и оставались со мной, несмотря на ограничения по проведению экспериментов. К счастью, в тот критический период из группы ушел лишь один человек, а несколько блестящих коллег к ней присоединились. Мы воспользовались паузой, чтобы подать заявку на расширенный грант от Европейского исследовательского совета (European Research Council, ERC) и профинансировать наши исследования на пять лет, что было бы идеально для проверки нестандартных идей. Я удостоилась чести его получить — он прибыл как раз вовремя, когда наша лаборатория только-только переехала на новое постоянное место. Этот грант наполнил наши паруса ветром.

В 2015 году наша постоянная лаборатория была готова. Впервые в жизни у нас было достаточно места для проведения всех наших экспериментов и изучения человеческих эмбрионов и эмбриональных стволовых клеток, включая нашу самую первую комнату для культивирования тканей (ура!), а также комнату для микроскопов, оборудованную должным образом, просторную и темную, где можно было снимать фильмы о живых эмбрионах и изучать танец жизни во всех подробностях. Я была на седьмом небе от счастья. Не могу выразить словами свою благодарность руководителю кафедры Биллу Харрису за его веру в меня и его поддержку, а также за гранты от ERC и фонда Wellcome Trust, позволившие мне сделать этот важный шаг.

Передав лицензию на исследование человеческих эмбрионов в нашу новую лабораторию, мы расширили свои возможности. Мы получили информированное согласие от пар, проходящих лечение от бесплодия, на использование оставшихся после ЭКО лишних эмбрионов. Мы работали с двумя организациями — клиникой по лечению бесплодия CARE (особенно мне помогли Саймон Фишель и Элисон Кэмпбелл) и Лондонской больницей Гая в сотрудничестве с Питером Брауде, Якубом Халафом и Душко Иличем, каждый из которых был невероятно полезным и проницательным. Они и трое коллег из моей команды — Марта Шахбази, Санна Вуористо и Агнешка Едрусик — помогли нам приступить к культивированию человеческих эмбрионов на стадии имплантации, чтобы посмотреть на главные трансформационные события, критически важные для всего последующего развития.

Всплыло множество удивительных подробностей. Хотя при имплантации в матку эмбрионы теоретически могут принять любую ориентацию, мы обнаружили, что они прикрепляются стороной, содержащей скопление клеток, которые в будущем превратятся в собственно эмбрион. Мышиные эмбрионы имплантируются с точностью наоборот. Как упоминалось ранее, хотя бластоцисты человека и мыши изначально кажутся одинаковыми, через несколько дней их архитектура отличается кардинальным образом.

Сначала мы сосредоточились на группе клеток, имеющей критическое значение для развития человека. Эта группа формирует два типа тканей: гипобласт, который позже разовьется в поддерживающий желточный мешок, и эпибласт, который станет собственно эмбрионом, образовав три основных типа тканей — эктодерму, мезодерму и энтодерму (экто-, мезо- и энто- в переводе с греческого означают «внешний», «средний» и «внутренний», а «дерма» означает «кожа»).

Мы увидели, что приблизительно через восемь дней после оплодотворения эпибласт формирует ту же розетку, которая впечатлила нас во время экспериментов с мышиными эмбрионами. Как и у мышей, розетка эпибласта расширяется с образованием амниотической полости.

Еще один шаг в реорганизации человеческого эмбриона приводит к развитию второй, более крупной полости на гипобластной стороне диска. Это первичный желточный мешок, который в условиях естественного развития снабжает плод кровью. У человеческого эмбриона формирование этой второй полости, по-видимому, начинается на одиннадцатый день.

Чтобы получить первые представления о молекулярных механизмах, мы покрасили человеческие эмбрионы флуоресцентными антителами, позволяющими увидеть, какие гены и какими клетками используются. Данная методика предоставила молекулярную картину клеточной идентичности. Антитела помогли обнаружить, в каких клетках присутствовали гены транскрипционных факторов ОСТ4 и NANOG (такие клетки находятся в эпибласте, превращающемся в собственно эмбрион), а в каких — GATA3, что указывает на трофэктодерму, формирующую плаценту. Изображения, полученные в результате экспрессии перечисленных генов, обладали какой-то сверхъестественной красотой и раскрывали новые подробности истории человеческой жизни.

Клетки эпибласта ожидаемо имели только одно ядро, тогда как клетки на периферии эмбриона имели одно или несколько ядер — типичная черта трофэктодермы, которая прокладывает путь отверстиям (лакунам), используемым для кровоснабжения плода в матке. Это обнадеживало нас, указывая на то, что развитие эмбриона шло точно так же, как в теле матери.

Может показаться, что закрепление эмбриона в матке зависит от хореографически выверенной последовательности физических и биохимических взаимодействий тканей матери и эмбриона. Это не так. В течение нескольких дней после имплантации эмбрион, по-видимому, существует на автопилоте и имеет все необходимое для развития. Ремоделирование человеческого эмбриона на стадии имплантации имеет решающее значение для успешной беременности. Мы показали, что успех зависит от невероятной способности эмбриона к самоорганизации.

В 2013 году, вскоре после нашего первого успешного культивирования эмбриона за пределами имплантации, я познакомилась с Али Бриванлу из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке на конференции в Лаборатории Колд-Спринг-Харбор, Лонг-Айленд. Али интересовался культивированием эмбрионов нечеловекообразных приматов (мартышек), и я предложила свою помощь. Наука процветает на сотрудничестве. Коллега Али, Алессия Деглинкерти, посетила нашу лабораторию, чтобы научиться культивировать человеческие эмбрионы за пределами стадии имплантации. Как выяснилось, команда Али воспользовалась нашим методом для культивирования и человеческих эмбрионов тоже, поэтому в итоге в мае 2016 года в одну и ту же неделю вышли не одна, а целых две статьи: одна в Nature и вторая — в Nature Cell Biology [14]. Когда две лаборатории независимо занимаются одной и той же проблемой, их исследования дополняют и подтверждают друг друга, отчего наука только выигрывает.

Для всех нас самым потрясающим открытием оказалась способность человеческого эмбриона к самоорганизации вне организма матери, по крайней мере, в изученный нами период развития. Раньше никто не знал об этой способности, которая означала, что эмбрион должен обладать средствами для формирования самого себя даже вне тела матери. Во время естественного развития, разумеется, происходит взаимозависимый танец материнских и эмбриональных клеток [15]. Поскольку предметом наших исследований являлся постимплантационный период до формирования плаценты, было неясно, сможет ли наша модель культивирования in vitro воспроизвести развитие человеческого эмбриона за пределами этой стадии.

Некоторые аспекты развития мышей и человека оказались одинаковыми; например, образование полости в эмбрионе, происходящее не путем гибели клеток, а путем их поляризации и реорганизации контактов. Но многие другие аспекты сильно различались. К примеру, человеческий эмбрион, в отличие от мышиного, расщепляется на две разные ткани — эпибластный диск и амнион. Мы наблюдали это расщепление в наших исследованиях. Это означает, что, хотя исследования эмбрионов других млекопитающих и предоставляют ценную информацию, понять человеческое развитие можно лишь с помощью изучения человеческих эмбрионов.

Клетки, потентность и архитектура

Клетки эмбриона дифференцируются в определенные линии, но как только обретут идентичность, запускают изменения в структуре эмбриона, что, в свою очередь, может изменить положение самих клеток. Но каким образом эмбрион синхронизирует эти циклы дифференциации и морфогенеза? Один из способов координации танца жизни заключается в применении контрольных точек, когда развитие приостанавливается до тех пор, пока не будет выполнено некое условие.

В 2017 году журнал Nature опубликовал наше второе исследование человеческих эмбрионов, в котором Марта Шахбази воспользовалась нашей технологией культивирования, чтобы установить именно такую контрольную точку в раннем развитии млекопитающих [16]. Она выяснила, что только в том случае, когда эпибластные клетки становятся более специализированными, они расширяют просвет и создают амниотическую полость, в которой будет находиться жидкость, окружающая растущий эмбрион.

Исходно клетки выстраиваются в уже знакомую розетку с направленными к центру апикальными концами. На следующем этапе к соприкасающимся апикальным концам перемещаются везикулы с жидкостью. Марта обнаружила, что в месте «поцелуя» апикальных концов должен синтезироваться мембраносвязывающий белок подокаликсин из семейства сиаломуциновых белков, с помощью которого клетки могут оттолкнуть друг друга и впустить жидкость, накапливающуюся между ними и заполняющую собой полость.

В поисках механизма этого процесса Марта выяснила, что в нем участвует наш старый знакомый ОСТ4. Как только мышиные эпибластные клетки переходят из наивного состояния потентности в новое праймированное состояние, возникает партнерство между двумя транскрипционными факторами, ОСТ4 И ОТХ2, в результате чего активируется синтез гликозилированных сиаломуциновых белков, ведущий к образованию амниотической полости.

Но удаление подокаликсина само по себе не останавливает увеличение полости, поскольку другие белки компенсируют его отсутствие. Один из них, цингулин, привязывает везикулы к апикальным концам клеток. Как всегда, все гораздо сложнее, но это делает биологию развития еще более завораживающей. Ради этих сведений Марта работала день и ночь.

Однако требуются дополнительные исследования для идентификации всех белков, которые подталкивают клетки к приобретению большей специализации и формированию полости, помогая перейти к следующей стадии развития. Тем не менее наши эксперименты уже показали, что удержание клеток в наивном состоянии играет роль контрольной точки, гарантирующей, что амниотическая полость появится только тогда, когда клетки праймируются должным образом. Эксперименты демонстрируют и то, как эмбрион синхронизирует морфогенез и дифференциацию, координируя в танце жизни идентичность и расположение клеток-партнеров.

Как долго должен развиваться человеческий эмбрион?

Методика, позволяющая эмбрионам развиваться в культуре в два раза дольше, чем раньше, сулит множество будущих открытий. Многие из них будут невероятными, но одно можно предсказать наверняка: эти достижения помогут установить, какие аномальные эмбрионы способны самостоятельно исправлять собственные дефекты.

Полученные сведения могут повысить эффективность вспомогательной репродукции. Несмотря на то что в результате ЭКО уже родились миллионы детей, процесс ЭКО остается суровым испытанием, а успех — на удивление низким, о чем мы будем говорить в главе 10. Мы должны стремиться узнать больше, чтобы сделать процедуру успешнее и безопаснее.

Еще до прогресса, достигнутого в моей лаборатории в Кембридже и в лаборатории Али в Нью-Йорке, ученые придерживались правила о том, что лишние человеческие эмбрионы, оставшиеся после ЭКО и пожертвованные на исследования, могут изучаться в лаборатории лишь до четырнадцатого дня, считая от момента их создания. Настало время для нового разговора о том, существует ли научная необходимость (наряду с более широким общественным консенсусом) в поиске способов продления срока, в течение которого эмбриону позволено развиваться. Вопросы такого рода задаются с тех пор, как в 1978 году на свет появилась Луиза Браун, первый в мире ЭКО-ребенок, что стало определяющим моментом в истории медицины и продолжает оказывать огромное влияние на жизни миллионов людей и на общество в целом.