Глыбки эмбриональных стволовых клеток после кратковременной молекулярной стимуляции начинали организовывать сами себя так, что они начинали походить на мышиный эмбрион вплоть до того времени, когда клетки переключались на определенные онтогнетические гены. Воспроизводимое образование т. наз. gastruloids может сделать их потенциально ценным источником для исследований.

"Это очаровательное исследование," пишет James Briscoe в The Scientist. "Способность ES [embryonic stem] клеток, , когда они собираются в соотв. сферу, специфицировать все три главные оси тела является удивительным и является примером удивительной способности развивающейся ткани само-организовываться."

ES клетки происходят из группы клеток внутри раннего эмбриона млекопитающих, наз. внутренней клеточной массой. Во время эмбриогенеза внутренняя клеточная масса дает всё тело организма, будучи культивируемыми, ES клетки могут дифференцироваться "во все разные типы клеток организма," говорит Alfonso Martinez Arias. Однако, "они неспособны формировать организм."

Чтобы понять, как внутренняя клеточная масса становится организмом, Martinez Arias с коллегами попытались воссоздать ранние ступени эмбриогенеза из культивируемых ES клеток. Их последняя попытка привела к получению структуры, сходной с эмбрионом на ст. гаструлы когда определенные типы клеток начинают развиваться и закладываются оси тела.

В этих гаструлоидных структурах " прекрасно воспроизведены спецификация ранних осей и формирование 3D паттерна эмбриональнальных тканей," говорит Niels Geijsen.

Чтобы получить свои гаструлоиды, Martinez Arias с сотр. создавали кластеры приблизительно из 250 ES клеток, помещенных в культуральную среду и на них кратковременно воздействовали молекулой, которая активирует путь передачи сигналов Wnt, как известно, важный для спецификации осей тела у ранних эмбрионов.

Этот единственный триггер оказался достаточным, чтобы кувчка клеток начала удлиняться и устанавливать паттерн генной экспрессии вдоль своей передне-задней оси (голова-хвост), дорсо-вентральнойl (от спины к животу) и мезолатеральной (слева на право) осей, очень схожих с теми, что наблюдаются у эмбрионов мыши на соотв. ст. развития. Гаструлоиды не воспроизводят большую часть переднего конца (головного) эмбриона, для чего, как известно, необходимо подавление Wnt.

"Когда мы сравнивали паттерны экспрессии генов во времени и пространстве с таковыми у эмбрионов, то мы обнаружили очень значительное сходство" говорит Martinez Arias. В частности, "молекулярные данные для Hox генов практически неотличимы," говорит Ayreh Warmflash.

Hox гены кодируют большое семейство транскрипционных факторов, которые активируются с помощью передачи сигналов Wnt и контролируют план эмбриона вдоль оси голова-хвост, причем каждый член семейства экспрессируется а определенной зоне вдоль длины эмбриона. Удивительно, такая упорядоченная экспрессия обнаруживается и у гаструлоидов.

"Это совершенно изумительно" говорит Geijsen. "Кажется, что любой внешний сигнал"- такой, как те что действуют при имплантации эмбриона в матку -"не играет существенной роли в процессе формирования паттерна в целом." Вместо этого, "необходимы только эмбриональные клетки, чтобы заложить весь план тела."

В то время как экспрессия генов в гаструлоидах воспроизводит экспрессию эмбриона, архитектура ткани нет. Вместо определенных морфологических границ между типами тканей, "структура выглядит так, как если бы Пикассо решил стать эмбриологом," пишет Briscoe.

Martinez Arias соглашается. "Мы видим клетки, которые лежат в основе этого прекрасного транскрипционного ландшафта . . . и они чрезвычайно дизорганизованы" говорит он. "Все они разобщены."

Несовершенство гаструлоидов, далеких от воспроизведения реальной мыши, в действительности может быть полезным полагает Warmflash. " Вы хотите, чтобы это было достаточно реалистично, что гаструлоид расскажет вам что-то об эмбрионе, но если вы прекрасно воссоздаете эмбрион, тогда вы прекрасно воссоздаете всю эту сложность, и становится трудно учиться. Иногда имеется польза в таких урезанных системах. "