Получены снимки человеческого эмбриона с самым высоким разрешением в истории науки
Исследователи, под руководством Университета Пенсильвании получили самые детальные изображения человеческих эмбрионов, развивающихся в реальном времени, используя два обычных лабораторных инструмента — флуоресцентные красители и лазерные микроскопы. Эта методика, позволяет исследователям изучать важнейшие события первых дней развития без генетического изменения эмбрионов. Вмешательство в геном ограничивает использование некоторых методов визуализации человеческих эмбрионов из-за этических соображений.
«Впервые мы видим человеческий эмбрион на самых ранних стадиях развития с клеточным разрешением», — говорит Николас Плахта, соавтор статьи. — «Мы видим отдельные клетки и то, как они взаимодействуют друг с другом».
Этот метод визуализации может привести к разработке способов неинвазивного скрининга эмбрионов, полученных в результате экстракорпорального оплодотворения (ЭКО).
Флуоресцентные красители
Обычно исследователям приходится изучать человеческие эмбрионы на посмертных образцах, поскольку многие инструменты для маркировки живых клеток предполагают их генетическую модификацию для получения флуоресцентных белков.
Плахта и его коллеги разработали обходной путь, используя флуоресцентные красители, которые можно просто добавить в образец для маркировки определенных клеточных структур.
Эмбрионы, использованные в данном исследовании, были переданы для исследований через клинику ЭКО. По словам Плахты, они находятся на очень ранней стадии развития — в каждом из них всего 60-100 клеток — и еще нет сформированных тканей и органов.
От яйцеклетки до животного: первые шаги эмбриона
Исследователи использовали флуоресцентный краситель SPY650-DNA, который маркирует геномную ДНК, и SPY555-actin, который маркирует белок F-актин, образующий каркас клеток. Затем с помощью мощных лазерных сканирующих микроскопов были визуализированы десятки живых эмбрионов в течение первых 40 часов развития.
«Мы могли видеть, как эти клетки делятся, как происходит сегрегация хромосом, и даже фиксировать в реальном времени дефекты сегрегации хромосом», — говорит Плахта.
Например, исследователи заметили, что клетки внешнего слоя эмбриона теряют часть своей ДНК во время стадии клеточной репликации, называемой интерфазой, в которой клетки реплицируют свою ДНК.
Авторы надеются развить это исследование, получая изображения человеческих эмбрионов в течение более длительного времени, используя лазерные микроскопы меньшей интенсивности и применяя другие красители, способные маркировать различные структуры, например, клеточные мембраны.
По словам Плахты, в будущем эта методика может найти даже клиническое применение. «В будущем мы могли бы использовать этот тип живой визуализации для неинвазивного наблюдения за эмбрионами в клинике, — говорит он. Это может стать частью тестов, позволяющих определить, "какой эмбрион обладает наилучшим потенциалом" перед имплантацией, добавляет он.
Новый метод наблюдения за эмбрионами, состоящими из нескольких десятков клеток, позволит аккуратно выбирать лучшие эмбрионы при ЭКО.