Сможет ли человек не только жить, но и размножаться за пределами Земли? На этот вопросы пытаются ответить китайские исследователи, которые отправили искусственные эмбрионы человека в космос – на китайскую орбитальную станцию «Тяньгун».
Это первый в мире «космический» эксперимент с искусственными человеческими эмбрионами. Так называются структуры, созданные из стволовых клеток. Эти структуру способны имитировать ранние стадии развития человеческого эмбриона – формирование первых клеток, начало дифференцировки тканей и другие процессы, но не обладают потенциалом развиться в полноценный человеческий организм. А потому идеально подходят для исследований.
Руководитель проекта Юй Лэцянь заявил, что исследователи используют две разновидности моделей: одни выращиваются на клетках, имитирующих среду матки, другие – в микрофлюидных чипах. Параллельно аналогичные образцы изучаются на Земле, чтобы затем сравнить результаты.
Согласно плану, после завершения экспериментального космического цикла образец подвергнется криоконсервации и будет возвращён в наземную лабораторию для сравнительного анализа.
Китайский грузовой космический корабль «Тяньчжоу-10». Фото: Han Qiyang / Xinhua«Мы надеемся изучить факторы, влияющие на раннее развитие человеческих эмбрионов, сравнив результаты исследований образцов, полученных в ходе экспериментов в космосе и на Земле, а также сможем рассмотреть риски и проблемы, связанные с долгосрочным выживанием человека в космосе», – сказал Юй Лецянь.
Что учёные изучают на искусственных эмбрионах
Работа с искусственными эмбрионами – одно из самых быстрорастущих направлений биомедицины. Главная задача таких исследований – понять процессы, которые происходят в первые дни и недели после оплодотворения, когда начинается специализация клеток и формирование будущих органов и тканей. До сих пор эти процессы оставались практически недоступными для наблюдения.
Одно из наиболее прикладных направлений связано с репродуктивной медициной. Ученые изучают, как эмбрион прикрепляется к стенке матки и почему происходят неудачи ЭКО. Исследования могут помочь повысить эффективность лечения бесплодия и снизить риск ранних выкидышей.
Отдельная область – моделирование генетических заболеваний. На эмбриоидных структурах исследователи отслеживают, как определённые мутации влияют на развитие нервной системы, сердца и других органов. Это позволяет изучать врождённые патологии на самых ранних стадиях формирования организма.
Современные технологии также используются для создания так называемых органоидов – миниатюрных моделей мозга, кишечника, сердца, сетчатки и других тканей. Хотя органоиды не являются полноценными органами, эти исследования тесно связаны между собой и часто используют схожие методы.
Большое внимание уделяется и плаценте – одной из самых малоизученных тканей человеческого организма. С помощью эмбриоидных моделей учёные пытаются разобраться в причинах преэклампсии, задержки развития плода и осложнений беременности.
Ещё одно направление – тестирование воздействия внешних факторов. На искусственных эмбрионах изучают влияние лекарств, алкоголя, никотина, загрязнения окружающей среды и радиации на раннее развитие. Предполагается, что в будущем такие модели смогут частично заменить эксперименты на животных.
Готовимся к жизни на Марсе
И вот теперь сделан новый шаг в изучении эмбрионов – уже не на Земле, а в космосе. Учёные хотят понять, как микрогравитация и космическая радиация влияют на раннее развитие организма. Это считается важным для перспектив длительных космических миссий и связано с долгосрочными планами освоения Луны и Марса. Сегодня космическая медицина уже знает, что длительное пребывание в невесомости влияет практически на все системы организма: мышцы, кости, иммунитет, работу сердца и даже экспрессию генов. Однако данных о том, как космос воздействует на эмбриональное развитие человека, практически нет.
Фото: FreePikКитайские исследователи прямо говорят, что хотят изучить фундаментальный вопрос: возможны ли в принципе длительное выживание и размножение человека в космосе.
Одновременно на станции изучают эмбрионы мышей и рыбок данио-рерио – популярной модели в биологии развития. Это позволит сравнить, насколько по-разному реагируют на космические условия разные виды.
Человек или клетка?
Интерес к изучению искусственных эмбрионов в последние годы растёт, и связано это с возможностями, которые дают подобные исследования. Ведь обычные исследования человеческих эмбрионов ограничены как технически, так и этически. Во многих странах действует так называемое «правило 14 дней»: учёным запрещено выращивать человеческие эмбрионы дольше этого срока.
Искусственные модели частично обходят эти ограничения. Они позволяют наблюдать ранние этапы развития, не используя эмбрионы, полученные в результате оплодотворения.
Но по мере того как модели становятся всё более сложными и похожими на естественный эмбрион, острее встаёт вопрос, где проходит граница допустимых экспериментов и не нужно ли и на такие структуры распространять то самое правило 14 дней.
Один из ключевых вопросов – в какой момент эмбрионоподобная структура становится настолько сложной, что её уже нельзя считать просто клеточной моделью. Где проходит грань между научной моделью и человеческой жизнью – на этот вопрос пока нет ответа.
В большинстве стран регулирование исследований, связанных с искусственным эмбрионом, остаётся расплывчатым, поскольку законы были написаны ещё до появления подобных технологий.
Многие опасаются, что развитие подобных технологий – очередной шаг к созданию так называемых «дизайнерских» детей, то есть с улучшенными характеристиками.
Зигота, мужской и женский пронуклеусы. Фото: Nina Sesina / WikipediaВыращивание эмбрионов вне человеческого организма неизбежно ведёт к коммерциализации технологий репродукции.
Кроме того, космический контекст добавляет новые вопросы. Если человечество действительно когда-нибудь попытается создавать постоянные поселения на Луне или Марсе, учёным придётся понимать, возможно ли нормальное развитие эмбриона в условиях низкой гравитации и повышенной радиации.
Некоторые биоэтики считают, что подобные исследования неизбежны, если человечество всерьёз говорит о колонизации других планет. При этом китайские учёные подчёркивают, что образцы созданы только как модели и не способны развиться в полноценный организм. Однако мировое научное сообщество настаивает на необходимости создания глобальных этических правил для подобных программ и предупреждает, что научная гонка не должна опережать общественную дискуссию.