Механизмы, лежащие в основе раннего эмбрионального развития человека и крупного рогатого скота, очень похожи. Таким образом, исследователи Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) в Мюнхене утверждают, что бычьи эмбрионы вполне могут быть лучшей моделью для раннего развития человека, чем мышиная система.
Многие фундаментальные аспекты ранних стадий эмбрионального развития человека сохраняются и у других млекопитающих. Вот почему исследования, проведенные на животных моделях, могут помочь нам понять развитие человеческого эмбриона. Большинство этих исследований было проведено на эмбрионах мышей. Исследователи во главе с профессором Экхардом Вольфом, заведующим кафедрой молекулярного животноводства и биотехнологии в Генном центре и кафедрой ветеринарных наук LMU, теперь сообщают в журнале PNAS, что ранние фазы развития бычьих эмбрионов могут предложить лучшую систему для понимание самых ранних шагов дифференциации.
Эмбриональное развитие у млекопитающих начинается с деления оплодотворенной яйцеклетки, за которым следует несколько дальнейших циклов деления с образованием бластоцисты, сферы клеток, состоящей из двух слоев клеток, окружающих полость, заполненную жидкостью.. Клетки наружного слоя впоследствии дадут внезародышевые оболочки и плаценту после имплантации бластоцисты в стенку матки, а сам зародыш развивается из внутренней клеточной массы. Дифференцировка наружного слоя клеток бластоцисты от внутренней клеточной массы уже идет к 8-клеточной стадии. Однако некоторые из ранних клеток внутренней клеточной массы остаются плюрипотентными, т.е.э., они сохраняют способность дифференцироваться в большинство разнообразных типов клеток, встречающихся у взрослых. «Генетическая регуляция этих ранних процессов дифференцировки была тщательно исследована на мышах. Однако задействованные механизмы не всегда эволюционно законсервированы», - говорит Вольф. «Новые методы, такие как система CRISPR-Cas9 для редактирования генов, теперь позволяют проводить функциональные исследования на других видах, а это, в свою очередь, приведет к решающему прогрессу в нашем понимании раннего эмбрионального развития у млекопитающих».
Вольф и его коллеги использовали систему CRISPR-Cas9 в эмбрионах крупного рогатого скота для удаления OCT4, гена, который, как известно, играет ключевую роль в регуляции плюрипотентности у эмбрионов млекопитающих. У мышей потеря этого гена приводит к неспособности генерировать клетки, экспрессирующие фактор транскрипции, называемый GATA6, в то время как клетки, экспрессирующие маркер плюрипотентности, называемый NANOG, не затрагиваются. «У бычьего эмбриона мы обнаружили прямо противоположный эффект», - говорит Килиан Симмет, первый автор нового исследования.«В этом случае делеция OCT4 ингибировала появление клеток, экспрессирующих NANOG, в то время как клетки-предшественники, экспрессирующие GATA6, развивались нормально». В недавно опубликованной статье ранее сообщалось, что клетки человека точно так же реагируют на удаление одного и того же гена на той же стадии. Кроме того, это не единственный случай, когда регуляторные цепи, контролирующие раннее эмбриональное развитие человека, обнаруживают большее сходство с теми, которые используются у бычьих эмбрионов, чем с теми, которые действуют у мыши.