Введение

В биологии бластомер – это клетка, образующаяся в результате деления (фрагментации) зиготы после оплодотворения; бластомеры являются необходимым компонентом формирования бластулы и бластоцисты у млекопитающих.

Характеристики бластомера человека

У человека образование бластомеров начинается сразу после оплодотворения и продолжается в течение первой недели эмбрионального развития. Примерно через 90 минут после оплодотворения зигота делится на две клетки. Двухклеточное состояние бластомера, возникающее после первого деления зиготы, считается самым ранним митотическим продуктом оплодотворенной яйцеклетки. Эти митотические деления продолжаются и приводят к образованию группы клеток, называемых бластомерами. В процессе этого деления общий размер эмбриона не увеличивается, поэтому каждое деление приводит к образованию все более мелких клеток. Когда зигота содержит от 16 до 32 бластомеров, она называется морулой. Это начальные этапы формирования зародыша. После этого микротрубочки в цитозольном материале бластомеров морулы могут развиваться в важные мембранные функции, такие как натриевые насосы. Эти насосы позволяют внутренней части эмбриона заполняться бластоцельной жидкостью, которая поддерживает дальнейший рост. Бластомер считается тотипотентным, то есть бластомеры способны развиться из одной клетки в полноценный, фертильный взрослый организм. Это было продемонстрировано в исследованиях на бластомерах мыши, результаты которых были признаны справедливыми и для большинства бластомеров млекопитающих. Исследования проанализировали монозиготные бластомеры мышей-близнецов в двухклеточном состоянии и показали, что даже после разрушения одной из бластомер-близнецов может развиться полноценная, фертильная взрослая мышь. Таким образом, можно предположить, что поскольку одна из клеток-близнецов была тотипотентной, то и разрушенная изначально обладала этой способностью. Относительный размер бластомеров в эмбрионе зависит не только от стадии дробления, но и от регулярности дробления клеток. Если количество бластомеров в клеточной массе четное, то размеры клеток должны быть примерно одинаковыми. Однако, если количество бластомеров в клеточной массе нечетное, деление должно быть асинхронным, чтобы размеры клеток наилучшим образом соответствовали конкретной стадии дифференцировки массы. Размер бластомера обычно считается неравномерным, если диаметр одного бластомера более чем на 25% превышает диаметр другого.

Дифференциация бластомеров

Разделение бластомеров от зиготы позволяет одной фертильной клетке продолжать дробление и дифференцировку до образования бластоцисты. Дифференцировка бластомера обеспечивает развитие двух различных популяций клеток: внутренней клеточной массы, которая становится предшественником эмбриона, и трофектодермы, которая становится предшественником плаценты. Эти предшественники обычно появляются, когда бластомер дифференцируется в 8- и 16-клеточные массы. В течение периода дифференцировки на стадии 8 клеток бластомеры формируют адгезионные соединения, а затем поляризуются вдоль апикобазальной оси. Эта поляризация необратимо изменяет морфологию этих клеток и запускает процесс дифференцировки. Затем клетки полностью фиксируются в своих индивидуальных состояниях в одной из этих двух областей на стадии 32 клеток. Другая, более широко признанная модель известна как "модель полярности клеток". Эта модель утверждает, что ориентация плоскости деления на стадиях 8 и 16 клеток определяет их последующую дифференцировку. Существует два основных способа деления бластомеров: симметричное, то есть перпендикулярно апикобазальной оси, или асимметричное, то есть горизонтально по отношению к апикобазальной оси. Существует множество гипотез и предположений, пытающихся объяснить, почему эти клетки ориентируются именно так. Некоторые исследователи утверждают, что ранние делящиеся бластомеры склонны делиться асимметрично, в то время как другие предполагают, что ориентация бластомеров на стадии 8 клеток случайна и не может быть предсказана в большем масштабе. В одном исследовании, в частности, утверждается, что положение ядра в каждом бластомере может служить индикатором того, как клетка будет делиться: если ядро находится в апикальной области, то клетка, вероятно, разделится симметрично, а если ядро находится в базальной области, то клетка, вероятно, разделится асимметрично.

Сопутствующие заболевания

Во время этого процесса многократного деления клеток могут возникать ошибки. Одной из распространенных ошибок является неравномерное распределение генетического материала. Обычно при делении клетки каждая дочерняя клетка получает такой же генетический материал, как и родительская; если генетический материал не разделяется равномерно между двумя дочерними клетками, происходит явление, называемое "недизъюнкцией". Поскольку это происходит лишь в одной из нескольких клеток на данном этапе, эмбрион продолжает развиваться, но содержит как нормальные, так и аномальные клетки. Это состояние называется "числовой мозаицизмом". Этот мозаицизм, особенно диплоидии и полиплоидии, может приводить к прекращению клеточного расщепления и митоза. Когда эти необходимые ранние деления клеток не происходят, эмбрион может начать формировать полиплоидные гигантские раковые клетки, которые функционируют аналогично бластомерам, растут и развиваются в ответ на механические и химические сигналы, подобно предшественникам бластоцисты. Исследования показали, что эти гигантские раковые клетки часто являются генетически эквивалентны соматическим бластомерам.

Диагностика

Часто врачи и исследователи используют биопсию бластомера у беременных женщин из группы риска для выявления генетических заболеваний. Эти биопсии являются инвазивными, однако их основным недостатком, в отличие от других видов инвазивного генетического тестирования, является возможность получения лишь небольшого количества клеток за один раз. Со временем многие специалисты перешли к биопсии бластоцисты, которая обеспечивает меньшую степень мозаицизма, но биопсия бластомера по-прежнему может применяться для исследований на ранних стадиях и генетической диагностики.