ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И СОВРЕМЕННЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ ЭМБРИОЛОГИИ: ОТ КЛАССИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДО МОЛЕКУЛЯРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Актуальность

История эмбриологии тесно связана с важнейшими сдвигами в научном мировоззрении, в нее вовлечены в той или иной степени величайшие умы человечества. Вместе с тем, история эмбриологии полна неожиданных поворотов и заблуждений средневековых ученых. Изучение истории эмбриологии – это не просто дань прошлому.  Не зная, как люди представляли в прошлом раннее развитие человека, нельзя оценивать уровень наших современных знаний. Ознакомление с историей науки важно еще и потому, что бытует убеждение случайных методологических установок, которыми человек осознанно или неосознанно пользуется. Для эмбриологии подобная ситуация особенно типична. Исследование истории развития эмбриологии как науки представляет фундаментальный интерес для современной биологии и медицины. Понимание исторического контекста развития науки позволяет выявить закономерности формирования современных методов исследования эмбрионального развития. В современных условиях изучение закономерностей эмбрионального развития приобретает особую значимость в связи с растущей потребностью общества в решении проблем репродуктивного здоровья, генетических заболеваний и разработке новых методов лечения.

Цель работы – проанализировать и систематизировать основные этапы развития эмбриологии как научной дисциплины, рассмотреть становление науки через призму открытий и достижений выдающихся учёных, выявить закономерности формирования современных методов исследования эмбрионального развития человека.

Материалы и методы

Выполнен нарративный обзор литературы. В работе были использованы исторические данные, а также рассмотрены современные исследования в области эмбриологии человека. Применялись методы исторического анализа и систематизации научных достижений.

Результаты

Эмбриология (от греческого еmbryon – зародыш и logos – слово, учение) – это наука, изучающая закономерности развития зародыша с момента оплодотворения до завершения основных процессов органогенеза. В развитии эмбриологии как науки отмечают несколько основных направлений исследований: описательная эмбриология, сравнительная, эволюционная, экспериментальная эмбриология [1].

Истоки эмбриологии теряются в веках, так как рождение и развитие организма изумляли человека во все времена, что породило много мифов и легенд. Первые представления о внутриутробном развитии плода были подробно описаны в сочинениях врачей и философов древних мира [2]. В древнем Египте пытались трактовать роль плаценты, считая ее «обиталищем души». Очень долго существовал такой обычай – впереди фараона несли знамя с изображением царской плаценты. На протяжении многих веков разные африканские племена почитали и плаценту, и пуповину. Известный древнегреческий математик и философ Пифагор (582-507 гг. до н.э.) объяснял возникновение плода в матке из семени после его коагуляции, души человека из «паров», содержащихся в семени. Эмпедокл (455-395 гг. до н.э.) объяснял происхождение уродливых детей влиянием воображения матери на развитие плода [3]. Анаксагор (500-428 гг. до н.э.) думал, что в человеческом семени в малых размерах заложены волосы, почки, сердце и другие органы. В ходе развития они соединяются между собой и растут. Наиболее систематические представления разработал Гиппократ (450-377 гг. до н.э.) [4]. В его работах содержатся попытки объяснить причины и механизмы развития плода. Дальнейший шаг в развитии эмбриологии сделал древнегреческий ученый, философ и исследователь Аристотель (384-322 гг. до н.э.), который утверждал, что органы плода развиваются из оплодотворенного яйца. Работы Аристотеля заложили основы для дальнейшего изучения внутриутробного развития организма. Многие выводы его сохранялись в науке очень долгое время, вплоть до 18 века [5].

Древнеримский медик, анатом, хирург и философ греческого происхождения К. Гален (130-200 гг. до н.э.) впервые выделил четыре стадии эмбриональной жизни: бесформенная семенная стадия; возникновение сердца, печени и мозга; появление остальных частей зародыша и стадия, на которой видны все части зародыша. Долгое время в средневековом феодальном обществе развитие науки тормозилось значительным влиянием церкви, которая отрицательно относилась к научным исследованиям, запрещала вскрытия и эксперименты. Однако, технический прогресс, приведший к созданию первых микроскопов, способствовал накоплению фактического материала, касающегося развитию организмов [6].

Из числа первых исследователей существенный вклад в эмбриологию внесли А. Левенгук (1632-1723 гг. до н.э.), Я. Сваммердам (1637-1680 гг. до н.э.) и М. Мальпиги (1628-1694гг. до н.э.) [7]. Важным открытием в эмбриологии стало обнаружение сперматозоидов в 1677 году А. Левенгуком. Я. Сваммердам первым исследовал метаморфоз насекомых, а М. Мальпиги изучал развитие органов зародыша курицы и впервые зарисовал стадии развития на ранних этапах эмбриогенеза. В 1672 году в Королевское общество М. Мальпиги были  представлены труды по развитию птиц. Накопление фактического материала привело к осмыслению полученных факторов. С этого времени теоретические работы в эмбриологии сводились к противостоянию течений преформизма и эпигенеза, зародившихся еще в античные времена. Теория преформизма предполагает, что зачатки всех частей и органов взрослого организма уже присутствуют в зародышах с начала их развития. Некоторым исследователям казалось, что они видят зачатки зародыша в сперматозоидах. Их называли преформистами-анималькулистами. Преформисты-овисты считали, что зародыш локализован в яйце. Противников преформизма, отрицавших изначальное предопределение, в 17 веке было немного. К ним относят великого английского врача, физиолога и эмбриолога У. Гарвея (1578-1657) – автора термина «эпигенез». Гарвей обосновал теорию эпигенеза, которая стала новой вехой в эмбриологии. В 1651 году в «Исследовании о зарождении животных», Гарвей, опровергая идею самозарождения, предложил аргументированные доводы против доктрины преформизма, а также обобщил представления о яйце как источнике развития всех животных. Однако он не имел возможности увидеть яйцо млекопитающих, т.к. микроскопическая техника была несовершенна [5].

Заметный вклад в развитие эмбриологии внес голландский анатом и физиолог Ренье де Грааф (1641-1673) [6]. Изучив семенные канальцы, он определил их как «сосуды, изготовляющие семя». В 1672 году Ренье де Грааф описал пузырьки женских половых желез, ошибочно приняв их за яйца, откуда и произошло название «яичники». Свой вклад в эмбриологию внесли многие зарубежные ученые [8].  Иоганн Фридрих Меккель (1781-1833) описал развитие жаберных дуг челюстного аппарата и пищеварительной системы. Мартин Генрих Ратке (1793-1860) описал развитие гипофиза, сердца и костей черепа. Иоганн Петер Мюллер (1801-1858) изучал развитие зародыша человека и объяснил значение парамезонефральных протоков. Мировую известность приобрели работы чешского ученого Ян Эвангелиста Пуркинье (1787-1869), который открыл ядро в яйцеклетке, изучал гистофизиологию нервной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем [1].

Работы русских эмбриологов были связаны с развитием мировой науки на протяжении всей истории. В России интерес к медицине, в частности к эмбриологии, сильно возрос при правлении царя Петра I. Известны указы Петра I о том, что нежизнеспособных птиц, животных и человека нужно сдавать в аптеки. Все эти материалы были присоединены к коллекции Петра, которые он привез из Западной Европы. Так возникла знаменитая коллекция Кунсткамеры, среди экспонатов которой имеются все стадии развития зародышей человека [9].

Большое значение для становления эмбриологии как науки о развитии имели исследования эмбриолога и анатома Каспара Фридриха Вольфа (1733-1794). Он родился в Берлине, получил медицинское образование, затем, в 1767 году был пригашен в Петербургскую Академию Наук, где работал в течение всей жизни. В своей диссертации «Теория зарождения» в 1759 году К.Ф. Вольф критикует преформизм, приводит множество доказательств в пользу эпигенеза,  считая его истинным развитием. Изучив ранние стадии развития цыпленка, К.Ф. Вольф доказал, что куриное яйцо не содержит преформированного зародыша [10]. Он выделил в нем два листка зародышевой ткани и показал, что нижний листок, сворачиваясь, образует пищеварительную трубку, а из верхнего листка формируется центральная нервная система. К.Ф. Вольф изучал и описал образование кровяных островков, развитие кровеносных сосудов и сердца. Главная заслуга К.Ф. Вольфа состоит в том, что он стремился вскрыть законы развития организмов как растительных, так и животных. Его работы не были поняты современниками и часто встречались враждебно. Последние годы жизни К.Ф. Вольф посвятил изучению уродств, он описал очень редкие объекты: уродливого цыпленка, двухголового теленка, сросшихся близнецов человека. К.Ф. Вольф считал, что зачатки уродств не могут быть заложены «творцом», а возникают в процессе развития.

Работы К.Ф. Вольфа положили начало успехам русской эмбриологии, видными представителями которой были Х.И. Пандер, К.М. Бэр. В течение всего 18 и начала 19 веков русские эмбриологи продолжали изучать развитие животных. Христиан Иванович Пандер (1794-1865), член Петербургской Академии Наук, в своей работе «История развития цыпленка в яйце» дал подробное описание всех стадий развития зародыша [11]. Он вел наблюдение за развитием цыпленка по часам в течение 5 суток, исследовав 2000 яиц. Х.И. Пандер высказал мысль о том, что весь зародышевый материал собирается в листки, а затем из них формируется тело зародыша. Он открыл и описал зародышевый диск, первичную полоску, закладку нервной трубки, сомитов, сердца и мозговых пузырей. Х.И. Пандер первым увидел первичные складки, но не разгадал их значение, сделал эскиз эмбриона в яйце и установил понятие «бластодермы» – дискового зачатка на поверхности желтка, из которого образуется цыпленок. Еще Вольф выяснил, что бластодерма состоит из трех слоев, но лишь Х.И. Пандер связал каждый из этих слоев с развитием определенной системы органов. Труды Х.И. Пандера еще при жизни были высоко оценены в России и за рубежом.

Карл Максимович Бэр (1792-1876), академик Петербургской Академии Наук, занимал почетное место среди основоположников эмбриологии [12]. Он открыл основные законы эмбриогенеза позвоночных и сделал важное теоретическое обобщение. В 1827 К.М. Бэр описал яйцеклетку млекопитающих и человека, открыл бластулу, показал, что при развитии истинного новообразования не происходит, каждый орган развивается из определенных частей или закладок.  К.М. Бэром был установлен закон сходства зародышей различных классов позвоночных и показано, что в процессе внутриутробного развития вначале обнаруживаются свойства типа, затем класса, отряда, видовые и индивидуальные признаки появляются на более поздних стадиях эмбриогенеза. Это заключение было названо правилом Бэра. Кроме того, в своей книге «История развития животных», которая была опубликована в 1828 году, он показал, что эмбрион человека развивается по аналогии со всеми позвоночными животными и что развитие организма происходит от гомогенного общего к гетерогенному частному.

Преемниками эмбриологических исследований К.М. Бэра стали выдающиеся русские ученые 19 века Александр Онуфриевич Ковалевский (1840-1901) и Илья Ильич Мечников (1845-1916). Они создали новое направление в эмбриологии, названное сравнительной эмбриологией [1, 8]. Всемирно известными стали эмбриологические исследования А.О. Ковалевского о стадиях развития ланцетника. В период с 1865 по 1886 годы в Одессе совместно с А.О. Ковалевским работал И.И. Мечников [13]. В своей книге «Эмбриологические исследования медуз» он обосновал теорию зародышевых листков и теорию происхождения многоклеточных животных. А.О. Ковалевский обновил учение К.М. Бэра о зародышевых листках и наполнил его новым содержанием, доказав, что зародышевые листки имеются у множества беспозвоночных животных. А.О. Ковалевским и И.И. Мечниковым были опубликованы работы, в которых описаны четыре типа гаструляции:

1. инвагинация – впячивание части стенки бластулы внутрь зародыша. При этом механическая целостность бластулы не нарушается, а впячивание осуществляется целым пластом.
2. эпиболия – обрастание, при котором мелкие клетки дробятся и обрастают крупные, в результате образуется эктодерма и энтодерма.
3. иммиграция – перемещение, в результате которого часть бластомеров стенки бластулы иммигрируют в бластоцель и выстраивают второй слой клеток.
4. деляминация – расщепление, при котором каждый бластомер делится один раз параллельно поверхности бластулы.

Развитие сравнительной эмбриологии позволило описать важный биологический закон о связи индивидуального и исторического развития. Каждый организм проходит заново путь своего развития, названный онтогенезом. Кроме русских ученых идеи сравнительной эмбриологии развивали Э. Геккель (1834-1919) и Ф. Мюллер (1821-1897), которые обосновали утверждение, что каждый вид имеет путь исторического развития – филогенез. На основании изученных данных Э. Геккель сформулировал биогенетический закон «Онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза» [14]. Однако позже учеными было обращено внимание на то, что филогенез в индивидуальном развитии никогда полностью не повторяется, поэтому данная формулировка представляет лишь исторический интерес.

В начале XX века А.Н. Северцов (1866-1936) создал учение о филоэмбриогенезе, которое внесло поправку в биогенетический закон. Он считал, что эволюция совершается путем изменения хода онтогенеза. По типу эмбрионального развития животные делятся на две группы: низшие и высшие. У низших животных все стадии эволюционного развития своего вида протекают медленно, и видовые признаки они приобретают на более поздних стадиях эмбриогенеза. У высших животных зародыш проходит стадии эволюции своего вида очень быстро и уже на ранних этапах эмбриогенеза приобретает видовые признаки, которые перестраивают весь эмбриогенез. Основной труд А.Н. Северцова – «Морфологические закономерности эволюции» был опубликован уже после смерти ученого в 1939 году [15].

До XX века эмбриология была описательной наукой. Развитие микроскопической техники, использование методов физики и химии сделали ее экспериментальной наукой [1, 8]. В этот период эмбриология получает большой фактический материал. Экспериментаторы меняют химический состав среды, в которой осуществляется развитие зародыша, и анализируют возникающие последствия. Выдвигаются положения о том, что существенное влияние на формирование эмбриона оказывают факторы внешней среды. Было выяснено, что факторами, корригирующими темп развития, являются нервная и эндокринная системы. Однако в некоторых обобщениях преобладают механистические идеи [16]. Ганс Дриш (1867-1942) пытался ответить на вопрос, какова возможная судьба того или иного участка зародыша и чем она определяется. Он изучал эмбриогенез морского ежа и доказал возможность развития личинок из изолированных бластомеров. На основании проведенных исследований он делает вывод о том, что судьба каждого бластомера может быть различной и зависит от какого-то определенного начала.

Серьезный вклад в развитие экспериментальной эмбриологии внес немецкий эмбриолог Вильгельм Ру (1850-1924). Он проводил эксперименты с бластомерами лягушки. К этому времени было известно, что после оплодотворения возникший одноклеточный зародыш делится на два бластомера. В дальнейшем материал бластомеров идет на построение различный частей зародыша. Для того чтобы выяснить значение каждого бластомера, В. Ру разрушал один из двух, или четырех бластомеров лягушки, и на основании полученных результатов пришел к выводу, что существует самодифференцировка оплодотворенного яйца [16, 17].

Позже Гансом Шпеманом (1869-1941) была осуществлена трансплантация эмбрионов земноводных, что позволило утвердить зависимость одной части тела зародыша от другой. Например, развитие нервной системы связано с конкретными клетками зародыша. Г. Шпеман брал участок с такой группой клеток одного зародыша и пересаживал его другому. У второго зародыша развивалась дополнительная нервная трубка. Такие же манипуляции он проводил при пересадке зачатка глаза, где в необычной зоне развивался хрусталик. Популярными стали его методические приемы: удаление изучаемой части зародыша, пересадка его на другое место или другому зародышу, введение препарата, приготовленного из одного организма в другой организм. Стало ясно, что развитие организма зависит от взаимодействия различных частей. В 1921 году Г. Шпеманом были сформулированы основные принципы эмбриональной индукции, приведшие впоследствии к биохимическим исследованиям этого процесса и конечному развитию современной науки об экспериментальном морфогенезе [18]. Свои исследования Г. Шпеман описал в книге «Эмбриональное развитие и индукция», где резюмировал большинство своих трудов. Эта книга и по сегодняшний день является фундаментом, определяющим основное развитие эмбриологии. За открытие эмбриональной индукции Г. Шпеману была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине, которую ему вручили 12 декабря 1935 года.

В период интенсивного развития экспериментальной эмбриологии стало известно, что в оплодотворенной яйцеклетке имеются части, из которых могут формироваться головной и хвостовой отделы тела, что говорит о способности живого закреплять направление будущего развития под влиянием строго определенных условий. Позднее, на основании этих опытов были сформулированы современные положения основных этапов дифференцировки зародышевого материала и образования эмбриональных зачатков тканей [1]. Выделяют 4 периода дифференцировки зародышевого материала:

1 период – оотипическая дифференцировка в зиготе – это образование презумптивных зачатков в результате перемещения частей цитоплазмы в зиготе – ооплазматической сегрегации. При этом формируются презумптивные (предположительные) зачатки разных частей зародыша. Участки цитоплазмы, где много митохондрий, войдут в состав бластомеров тела зародыша, а те участки, где много желтка – в состав клеток внезародышевых органов. Продолжительность этого процесса до 1 суток.

2 период – бластомерная дифференцировка в процессе дробления – образование бластомеров, отличающихся друг от друга (светлые и темные бластомеры).

3 период – зачатковая дифференцировка, которая проходит в процессе гаструляции. Бластомеры, обладающие сходной структурой, перемещаются, группируются, еще больше специализируются и формируют обособленные участки – эмбриональные закладки тканей.

4 период – тканевая дифференцировка, т.е. гистогенез – процесс образования тканей из эмбрионального зачатка.

Эмбриология человека опирается на положения, разработанные сравнительной и описательной эмбриологией [1, 2]. Самый ранний зародыш человека изучил Карл Богуслав Рейхерт (1811-1883) – немецкий анатом, эмбриолог и гистолог. Он впервые описал и зарисовал бластоцисту человека, вскрыв матку молодой женщины, покончившей с собой. Зародыши примерно того же возраста были описаны Вильгельмом Гисом (1831-1904) и Юлиусом Кольманом (1834-1918). В прошлом веке значительно активизировались исследования ранних стадий развития человека. В это время были описаны зародыши первого месяца эмбриогенеза. Существенно расширилось изучение органов и систем органов человека в эмбриональном периоде онтогенеза.

Советский период в истории эмбриологии характеризовался развитием экспериментальной и сравнительной эмбриологии [1, 2, 8]. Советские ученые внесли существенный вклад в изучение эмбриологии человека и тератогенеза. За этот период сложились школы, воспитавшие кадры учёных-эмбриологов. Начиная с 30-х годов прошлого века, издаются учебники по эмбриологии человека, руководства по гистологии и акушерству, где публикуются большие разделы по эмбриологии, просматривается существенная связь эмбриологии с задачами по охране здоровья матери и ребенка. Эмбриология советского периода усиленно сближается с гистологией. Разрабатывается учение об эмбриональном гистогенезе, обосновывается значение гистогенетической системы тканей, построенной с учетом их развития и дивергентной дифференцировки (Н.Г. Хлопин и сотрудники, 1934-1946). Материалы, представленные Н.Г. Хлопиным, подтвердили и развили теорию зародышевых листков [19]. Принципиально новые вопросы разработаны эмбриологами советского времени по таким направлениям как прогенез, нормальная и патологическая эмбриология человека, сравнительная и эволюционная эмбриология, иммуноэмбриология, тератология, эмбриональный гистогенез и другие [1, 2, 8].

Большой вклад в развитие эмбриологии советского периода внесли московские ученые. Сравнительно-экспериментальной эмбриологии посвятил основные свои работы Д.П. Филатов (1876-1943). Он разработал методику микрохирургии, изучал развитие органов зрения и слуха у позвоночных. Благодаря его работам возникло новое направление в эмбриологии, в основе которого лежит сравнительно-морфологический подход [20]. Ученики и последователи Д.П. Филатова изучали органогенез, проблемы общей эмбриологии, разработали и применили методы цитогенетики к изучению раннего онтогенеза.

Большое значение в развитии эмбриологии имели работы П.П. Иванова (1872-1942). Его исследования нашли отражение в учебнике по общей и сравнительной эмбриологии (1937-1945). Он изучал вопросы взаимодействие эмбрионального развития и регенерации, влияние факторов среды на дифференцировку тканевых зачатков, показал наличие двух организаторов, стимулирующих органогенез зародыша, создал теорию развития сегментированных животных [21].

Ученик и последователь П.П. Иванова отечественный эмбриолог П.Г. Светлов (1892-1974) изучал влияние экологических факторов (температура, голодание, ионизирующая радиация) на эмбриогенез. Им сформулирована и экспериментально подтверждена теория критических периодов внутриутробного развития животных [22]. Суть ее заключается в том, что каждый этап эмбриогенеза начинается с качественной перестройки, которая сопровождается изменениями процессов детерминации, пролиферации и дифференцировки клеток. В настоящее время установлено, что в процессе органогенеза, в период закладки и формирования органа, клетки его тканей активно размножаются и дифференцируются, поэтому особенно чувствительны к действию вредных факторов и могут повреждаться ими. Высшие точки дифференцировки различных органов приходятся на различные сроки эмбриогенеза, поэтому имеется точное расписание критических периодов. Теория критических периодов, разработанная П.Г. Светловым, имеет большое значение для биологии и медицины, т.к. позволяет прогнозировать возможности возникновения патологических отклонений.

Выдающийся отечественный эмбриолог, заведующий кафедрой гистологии Ленинградского Педиатрического института А.Г. Кнорре (1914-1981) внес ценный вклад в учение об эмбриональных гистогенезах, изложенное в известной монографии «Эмбриональный гистогенез» (1971). Учебник А.Г. Кнорре «Краткий очерк эмбриологии человека с элементами сравнительной экспериментальной и патологической эмбриологии» (1959-1967) содержит много важных сведений, необходимых врачу. С 1967 года А.Г. Кнорре стал членом – корреспондентом АМН СССР, является автором более 200 научных работ по эмбриологии и гистологии [23].

С 1938 по 1954 год в стенах 1-го Московского медицинского института на кафедре гистологии и эмбриологии работал выдающийся ученый-эмбриолог М.Я. Субботин (1914-1981), который в дальнейшем создал эмбриологическую школу в Новосибирске [24]. Он значительно расширил знания по гистохимии соединительной ткани внезародышевых органов у животных и человека, предложил такое направление как гистофизиология внезародышевых органов и дал обоснование теории двух типов плацентарной трофики. В плаценте первого типа хорион поглощает из материнских тканей преимущественно белки и расщепляет их до полипептидов и аминокислот; синтез эмбриоспецифических белков происходит главным образом в печени эмбриона. К этому типу относятся диффузные эпителиохориальные плаценты верблюда, лошади, свиньи. У этих животных обеспечивается донашивание зародыша до такого состояния, что к моменту родов он уже способен к самостоятельному питанию и передвижению. В плацентах второго типа хорион усваивает из материнских тканей преимущественно аминокислоты и синтезирует эмбриоспецифические белки. Эмбрион получает готовые белки, которые используются для построения собственных тканей. К таким плацентам относят эндотелиалиохориальную, характерную для хищных и ластоногих, и гемохориальную, свойственную приматам и человеку. Синтез эмбриоспецифических белков второго типа происходит в хорионе и поэтому с рождением резко уменьшается. Естественно, что такие зародыши после рождения сравнительно долгое время не способны самостоятельно питаться и обеспечиваются питанием за счет матери. М.Я. Субботин – основатель сибирской школы гистологов и эмбриологов, автор более ста научных работ. Его дело продолжили ученики: Ю.И. Склянов, С.И. Колесников, Н.В. Донских, В.Д. Новиков [5, 6].

Коллектив кафедры гистологии и эмбриологии Новосибирского медицинского института в составе научно-учебно-производственного комплекса с лабораторией института клинической иммунологии СО АМН СССР проводил изучение дифферонной организации тканей провизорных органов, используя методы световой и электронной микроскопии, а также морфометрии и оптико-структурного машинного анализа. В лаборатории института клинической и экспериментальной медицины СО АМН СССР, которую до 1988 года возглавлял С.И. Колесников, проводились исследования по изучению влияния перестроек иммунологического фона материнского организма на гистофизиологию системы «мать – внезародышевые органы – плод» [25]. До сих пор сохраняет свое информационное значение монография А.П. Дыбана «Очерки патологической эмбриологии человека» (1959) [26].

Большой вклад в развитие отечественной эмбриологии внесла заведующая кафедрой гистологии и эмбриологии педиатрического факультета 2-го Московского медицинского института профессор О.В. Волкова [27]. Она очень подробно изучила гистофизиологию органов женской половой системы с помощью традиционных и новых методов исследования, включая электронную микроскопию. Результатом работы явилось создание коллекции препаратов по эмбриональному развитию человека – эмбрионы 6-9 недель развития, накопление материала по эмбриональному и раннему постнатальному развитию различных органов и систем. За годы существования кафедры написан целый ряд научных работ и методических пособий для студентов педиатрического факультета, среди которых необходимо особо отметить монографию О.В. Волковой и М.И. Пекарского «Эмбриогенез и возрастная гистология внутренних органов человека», вышедшей в 1976 году. Наряду с интенсивной методической работой, на кафедре активно развивались научные исследования по изучению физиологии мужской и женской репродуктивной системы в физиологических условиях при нарушениях нейрогуморальных механизмов регуляции. Использование современных методов морфологического анализа и эволюционного подхода позволило получить новые фактические данные относительно внутриутробного и постнатального развития женской половой системы.

Современный период изучения эмбриологии человека характеризуется не только усовершенствованием используемых морфологических методов (электронная и сканирующая микроскопия, иммуноморфология), но и бурным развитием молекулярно-генетических аспектов эмбриологии на стыке генетики, молекулярной биологии, цитологии и эмбриологии развития [28]. Получены доказательства генетического контроля ранних стадий эмбриогенеза млекопитающих и человека. Сформулирована концепция клональной основы онтогенеза, когда на ранних стадиях выделяются клеточные клоны, которые в дальнейшем становятся зачатками специфических структур и органов (клональная селекция). Расшифрованы многие механизмы морфогенеза – процессы индукции межклеточных взаимодействий, миграции развивающихся клеток, апоптоза как необходимого компонента многих стадий развития, интеграции, регуляции, регенерации.

Во второй половине XX века достижения эмбриологии характеризовались установлением влияния на плод лекарственных препаратов, воздействия факторов внешней среды и заболевания матери. Значительный прогресс достигнут в разработке способов, обеспечивающих нормальное развитие оплодотворенного яйца вне организма, что используется в практическом животноводстве и медицине. Детально изучены особенности обмена веществ, функции клеток и органов плода. Современная эмбриология все больше использует достижения современной медицины. Так, в начале 1997 года, в результате использования донорского ядра клетки молочной железы овцы, было получено клональное животное – овечка по кличке Долли [29]. Клетки молочной железы получали от шестилетней овцы породы Finn Dorset, находящейся на последнем триместре беременности. Успех авторов этой работы связан с использованием длительных клеточных культур, так как после многих пассажей в культуре клеток могли быть отобраны малодифференцированные стволовые клетки, которые, вероятно, и были использованы как доноры ядер.

Развитие эмбриологии в XX–XXI веках прошло значительный путь от формирования экспериментального направления до интеграции молекулярных методов и прикладных технологий [30]. Основные направления развития эмбриологии в XXI веке:

1. Молекулярная биология и генная инженерия открыли возможность для изучения механизмов, лежащих в основе эмбрионального развития [31].
2. Синтетическая эмбриология позволяет воссоздать процессы развития эмбриона и его придатков in vitro, включая образование бластоцисты, гаструляцию и органогенез [32, 33].
3. Клиническая эмбриология использует методы искусственного оплодотворения: экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), инъекции сперматозоида в яйцеклетку, внутриматочной инсеменации [34].
4. Генетика развития – изучение генетических аномалий и патологий и их влияние на развитие плода и новорожденного. Даёт возможность использовать генетические конструкторы для блокировки вредоносных генов на стадии эмбриона, а также возможность применения эмбриологических методов в профилактике и лечении редких детских болезней, болезней старения [35].
5. Репродуктивная медицина занимается исследованием и лечением проблем, связанных с репродуктивной системой, бесплодием, заболеваниями, связанными с беременностью и рождением ребёнка [36, 37].
6. Эмбриологическая токсикология изучает способность веществ вызывать патологические изменения в эмбрионе, его гибель или нарушение развития в период внутриутробного развития [38].
7. Экология внутриутробного развития объединяет знания эмбриологии, экологии и смежных дисциплин для понимания комплексного влияния окружающей среды на развитие организма [39].
8. Регенеративная медицина сформировалась как междисциплинарное направление на стыке молекулярной биологии, клинической медицины и тканевой инженерии. Занимается восстановлением или заменой тканей и органов, повреждённых из-за травм, заболеваний или возрастных изменений или врождённых аномалий путём стимуляции естественного обновления клеток или пересадки ростковых (стволовых) клеток [40].

Рассмотрим некоторые современные методы, которые используются в эмбриологии, в том числе и для диагностики эмбриональных заболеваний.

1. Гистологический метод. Позволяет анализировать тканевые и внутриклеточные изменения в процессе онтогенеза структур эмбриона и поставить точный диагноз на ранних стадиях их развития [28]. Молдавская Анна Аркадье2. Преимплантационная генетическая диагностика (ПГД). Исследует эмбрионы человека на наличие хромосомных аномалий перед имплантацией в полость матки [34, 41].
2. Технология таймлапс (Time-Lapse Imaging). Представляет собой непрерывную покадровую съёмку эмбрионов in vitro с последующим объединением кадров в видеоролик. Позволяет наблюдать за развитием эмбриона без извлечения его из инкубатора [42].
3. Трёхмерная эхография. Создаёт объёмное изображение исследуемого объекта в режиме 3D и 4D [34, 43].
4. Наблюдение за живыми зародышами с применением кино– и видеосъёмки [44].
5. 6. Полимерноцепная реакция (ПЦР). Позволяет определить пол эмбриона, резус-фактор и группу крови эмбриона, выявить антигены системы HLA (лейкоцитарные антигены человека). Также этот метод эффективен для диагностики таких генетических патологий как муковисцидоз, серповидноклеточная анемия, спинальномышечная атрофия, гемофилия А и др. [41, 45].
6. Секвенирование нового поколения (NGS). Современный метод генетической диагностики, который анализирует последовательность нуклеотидов в ДНК и РНК. Фиксирует гораздо больше мутаций, чем другие методы [46].
7. Забор полярных телец. Исследуется хромосомный набор неоплодотворенной яйцеклетки или зиготы. Используется в случае наследственных заболеваний по материнской линии [41, 47].
8. Биопсия бластомеров. Проводится на третий день развития эмбриона, когда он состоит из 6-10 бластомеров. Эмбриолог извлекает 1-2 бластомера, сам зародыш продолжает развиваться [47, 48].
9. Биопсия бластоцисты. Проводится на более позднем сроке развития, когда число бластомеров достигает 200. Извлекаются и исследуются 5-7 бластомеров [49].

Особенно широкие перспективы перед практической эмбриологией открывает развитие искусственного интеллекта. Несмотря на то, что многие методы в этой области остаются экспериментальными и требуют дальнейших исследований, доработки и комплексного правового регулирования, наблюдается тенденция к цифровой трансформации репродуктивной медицины с активным внедрением ИИ [50].

Заключение

Проведенный анализ демонстрирует непрерывность развития эмбриологии как науки и преемственность научных открытий. Современная эмбриология интегрирует достижения молекулярной биологии, генетики и цитологии, что открывает новые перспективы в изучении механизмов развития. Результаты исследования подчёркивают важность комплексного подхода в изучении эмбрионального развития и его практического применения в медицине.