Учёные научились всего за шесть дней переводить человеческие стволовые клетки в состояние, близкое к клеткам восьмиклеточного эмбриона. Новый химический метод срабатывает заметно быстрее прежних подходов и превращает в нужный тип около половины обработанных клеток, что даёт исследователям более доступную модель одного из самых трудных для изучения этапов развития человека.
Команда исследователей из Китая разработала смесь из семи химических соединений и фактора LIF, получившую название 7CL. После обработки человеческих плюрипотентных стволовых клеток около 51,5% начали вырабатывать TPRX1, характерный для ранней стадии развития эмбриона. Предыдущий химический подход требовал почти трёх недель и давал около 10% таких клеток.
Восьмиклеточная стадия особенно важна для эмбриологии. Примерно на третий день после оплодотворения человеческий эмбрион состоит из восьми клеток, а управление развитием начинает переходить от молекул, полученных из яйцеклетки, к собственному геному зародыша. Процесс называют активацией зиготического генома. Одновременно клетки ненадолго приобретают свойства, близкие к тотипотентности, то есть способности давать начало как тканям будущего организма, так и внезародышевым структурам.
Исследовать столь ранний этап непосредственно на человеческих эмбрионах трудно из-за дефицита материала и этических ограничений. Поэтому биологи несколько лет пытаются воспроизвести похожее состояние в лаборатории. В 2022 году исследователи уже получили клетки, напоминающие восьмиклеточную стадию, из человеческих плюрипотентных стволовых клеток, однако процесс оставался сравнительно долгим и малоэффективным.
Авторы новой работы решили не полагаться на один молекулярный признак. Учёные создали клетки с двумя флуоресцентными индикаторами, связанными с генами TPRX1 и ZSCAN4. Такой подход позволил отделить клетки, в которых одновременно активировались два признака раннего эмбрионального состояния, а затем сравнить активность генов и состояние хроматина с настоящими клетками восьмиклеточного эмбриона.
Двойные положительные клетки оказались похожи на естественные бластомеры не только по отдельным маркерам. Анализ показал сходство транскриптома и эпигенетических характеристик, то есть исследователям удалось перестроить более широкую программу работы клетки. В лабораторных экспериментах полученные клетки также могли участвовать в формировании как эмбриональных, так и внезародышевых клеточных линий.
Результат при этом не означает создание человеческого эмбриона из стволовых клеток. Авторы называют полученную популяцию восьмиклеточными клетками, или 8CLC, с тотипотентоподобными свойствами. Ценность метода заключается прежде всего в возможности получать большое количество однотипного материала и изучать активацию человеческого генома, ранние ошибки развития и механизмы, которые заставляют клетку переходить между разными состояниями.
