Тайна первого деления: как асимметрия эмбриона определяет развитие человека

Давайте рассмотрим этот факт внимательнее. Две клетки, рожденные при первом делении оплодотворенной яйцеклетки, внешне — близнецы. Но их судьбы уже предопределены и различны. Ученые из Калифорнийского технологического института, опубликовавшие работу в журнале Cell, уверены: понимание этой ранней асимметрии может помочь тысячам пар, проходящим через экстракорпоральное оплодотворение.

Где начинается неравенство

Долгое время считалось, что на ранних стадиях все клетки эмбриона — чистые листы. Мол, они тотально идентичны и только позже начинают «выбирать профессию». Казалось бы, этому есть доказательство: однояйцевые близнецы могут разделиться и после нескольких делений. Но, как выясняется, это скорее красивое исключение. Правило же куда более интересно и... несимметрично.

Еще в 2001 году биолог Магдалена Зерницка-Гетц (ныне работающая в Калтехе) показала, что первые две клетки эмбриона мыши — разные. Одна давала потомство, из которого строилось само тело мышки. Другая же в основном формировала вспомогательные структуры, вроде желточного мешка. С тех пор ее не отпускал вопрос: а человек? Работает ли у нас та же тонкая, почти мистическая настройка?

«Моей мечтой всегда было понять, как клетки определяют свою судьбу. Как из простого возникает сложнейшая жизнь», — признается Зерницка-Гетц. Но исследовать это у людей было чертовски сложно: клиники ЭКО обычно передают для науки эмбрионы уже с десятками клеток, когда следы того самого первого выбора уже стерты.

Охота за первым мгновением

Упорство принесло плоды. Ученой с коллегами удалось получить из одной клиники 54 уникальных образца — оплодотворенные яйцеклетки, застывшие в момент перед самым первым делением. Исследователи дали им разделиться в лаборатории и пометили один из двух получившихся бластомеров (так называются эти ранние клетки) флуоресцентным белком — своеобразным светящимся маячком.

Затем они наблюдали за их развитием несколько дней. И картина прояснилась: клетки-потомки того бластомера, что делился быстрее, в большинстве своем шли на построение собственно зародыша. А потомки его более медлительного «брата» чаще становились частью желточного мешка — жизненно важной, но вспомогательной структуры. Важный нюанс: это лишь тенденция, а не жесткий приговор. Судьба этих клеток еще не высечена в камне, но вектор задан. Не правда ли, удивительно, как рано появляется эта «специализация»?

«Чем больше я на это смотрю, тем больше осознаю: жизнь действительно состоит из постоянного нарушения симметрии», — размышляет биолог Али Бриванлоу. И он абсолютно прав.

Что задает направление?

Что же становится спусковым крючком для этой асимметрии? Окончательного ответа пока нет. У мышей, к примеру, играет роль точка входа сперматозоида. У людей же причиной могут быть и внутренние факторы — например, тонкая структура хромосом в самой яйцеклетке. Это еще предстоит выяснить.

Но уже сейчас ясно: знание о том, какая из первых двух клеток с большей вероятностью даст начало ребенку, — это мощный инструмент. По словам Зерницкой-Гетц, это позволит клиникам ЭКО точнее оценивать эмбрионы и выбирать для переноса те, что имеют наивысшие шансы подарить миру новую жизнь. Ведь иногда самое главное решение скрыто в мельчайшей, почти невидимой детали.