Троє біологів зробили висновок, що стадія первинної смужки, яку ембріон людини проходить після 14 днів життя, насправді необов'язкова для її розвитку. Раніше вважалося, що вона необхідна для гаструляції, тобто поділу плоского клітинного диска на три шари. Але автори статті в журналі вважають, що роль первинної смужки полягає тільки в тому, щоб відзначити середину хвостової частини. Якщо це так, то в моделі людського розвитку її можна буде «пропустити». Крім того, доведеться переглянути «правило 14 днів», яке забороняє культивувати зародки далі цієї стадії.
Донедавна експерименти на зародках людини було покладено переривати не пізніше 14-го дня розвитку. Про те, звідки взявся цей кордон, ми докладно розповідали в тексті «14 днів потому». Серед аргументів, які висували автори цієї заборони, був, наприклад, такий: після цього починає розвиватися нервова система - а значить, зародок теоретично може щось відчувати. Або такий: після цього часу неможлива поява самостійних близнюків (тільки сіамські), а значить, ембріон набуває індивідуальності.
У 2021 році цей міжнародно визнаний кордон скасували (хоча в деяких країнах він все ще зафіксований законодавчо). Тепер вирішувати, чи допустимі ті чи інші експерименти, будуть етичні комітети на місцях. А ембріологи взялися переглядати аргументи, які підкріплювали попередній кордон. Наприклад, вони виявили, що в зародку людини на стадії 16-19 днів ще немає ніяких попередників нервових клітин.
Тепер троє вчених - Шен Гоцзюнь (Guojun Sheng) з Університету Кунамото, Альфонсо Мартінес Аріас (Alfonso Martinez Arias) з Університету Пумпеу Фабра і Енн Сазерленд (Ann Sutherland) з Університету Вірджинії - взялися з сторін ".
В останній версії правила значилося, що експерименти можна проводити «не довше стадії первинної смужки» - це стадія, якої зазвичай людський ембріон досягає до 14 днів життя в матці. На стадії первинної смужки зародок людини виглядає як плаский одношаровий клітинний диск. Щоб почати формувати системи органів, йому потрібно утворити внутрішній і середній клітинні шари. Для цього клітини з єдиного шару (який потім стане верхнім) починають мігрувати, виселяючись у нижні шари. Слідом за ними підтягуються сусіди, і утворюється первинна смужка - поздовжнє поглиблення в задній частині зародку.
Процес поділу клітин на три шари називають гаструляцією. Гоцзюнь, Аріас і Сазерленд стверджують: незважаючи на те, що під час гаструляції в ембріоні людини утворюється первинна смужка, сама по собі ця структура не є важливим етапом у розвитку людини, і без неї цілком можна було б обійтися. На користь цього припущення вони висувають такі аргументи.
По-перше, стадія первинної смужки з'явилася в еволюції відносно недавно. Хоча загальні принципи гаструляції у людини не сильно відрізняються від того, що відбувається у жаби та інших хребетних, первинна смужка є далеко не у всіх. Вона зустрічається тільки у птахів і ссавців, а ось у їх загальної предкової групи, рептилій, її немає. А значить, можна припустити, що первинна смужка не обов'язково необхідна для того, щоб гаструляція пройшла успішно.
По-друге, первинну смужку можна вважати реакцією на нерівномірні натягнення і напруги в зародку. Їх створює, наприклад, жовток у птахів і позазародишеві тканини у ссавців. До того ж, нещодавно з'явилися роботи, автори яких змінили рухливість частини клітин в курячому зародку і тим самим направили його гаструляцію по «жаб'ячому шляху». Таким чином, первинної смужки не утворилося, а гаструляція все одно відбулася.
По-третє, наслідки гаструляції можна відтворити в пробірці, використовуючи стовбурові клітини. З ембріональних клітин можна виростити будь-який клітинний тип дорослого організму, при цьому експресія генів в них змінюється так, як ніби вони розвиваються всередині зародка, але сам їх пласт не відтворює морфологічно стадію гаструляції. Крім того, ембріональні клітини можна змусити розділитися на три типи, як після гаструляції - виходять плоскі гаструлоїди, концентричні кільця з трьох клітинних типів. Іноді в гаструлоїдах навіть можна знайти клітини, аналогічні тим, що зустрічаються в первинній смужці і запускають диференціювання своїх сусідів.
Тому автори статті пропонують не розглядати первинну смужку ні як ознаку гаструляції, ні як точку відліку в індивідуальному розвитку людських зародків. Гаструляція, зауважують вони, може пройти і без неї. Основна роль первинної смужки, судячи з усього, - порушити радіальну симетрію зародку і утворити передньо-задню вісь, а заодно відзначити середину тіла.
З цієї пропозиції є кілька слідств. По-перше, це може означати, що гаструляцію не варто відстежувати за зовнішніми ознаками. Може виявитися, що на рівні клітин і генів, які працюють у них, поділ на шари і типи починається ще до появи первинної смужки. Втім, автори роботи не пропонують спиратися на цей критерій, щоб зрушити кордон з 14 днів на більш ранній термін. Вони просто підкреслюють, що ця межа - умовність, яка може не відповідати внутрішнім процесам, що відбуваються в зародку.
По-друге, якщо це припущення правильне, то не обов'язково повністю відтворювати структуру первинної смужки in vitro, щоб запустити гаструляцію в ембріоні. Дослідники пророкують, що рано чи пізно вчені зможуть перескочити стадію первинної смужки. Досі зробити це з модельним зародком нікому не вдалося.
Раніше ми розповідали про те, що ембріологи змогли відтворити частину гаструляції in vitro - правда, при цьому виходили окремо передня і задня області зародку. А нещодавно дослідники змусили ембріон прикріпитися до модельної стінки матки в пробірці - тобто впритул підібралися до того, щоб імітувати імплантацію.