Успехи биологии: собственными детьми смогут обзаводиться глубокие старухи и геи
Японские ученые впервые в истории науки смогли вырастить яйцеклетки из стволовых клеток, оплодотворить их и добиться рождения здорового потомства у лабораторных мышей.
Группа специалистов во главе с профессором Митинори Сайто из Университета Киото смогла произвести сперму из индуцированных стволовых клеток.
Ученые давно пытаются проследить зарождение и развитие половых клеток, оплодотворение и развитие плода, а для этого очень важно не просто вырастить половые клетки из стволовых клеток, но сделать это вне живого организма. Недавно китайские исследователи опубликовали результаты эксперимента по выращиванию искусственных сперматозоидов, а теперь пришел черед яйцеклетки.
Само по себе выращивание яйцеклеток из гоноцитов - уже не проблема: в 2012 году родились мышата, яйцеклетки для которых были получены в лаборатории из первичных половых клеток. Однако росли яйцеклетки не в чашке Петри под наблюдением ученых, а в яичнике живой мыши.
У мышей зародышевые клетки появляются на первой неделе эмбрионального развития, в количестве примерно 40. Эта небольшая группа продолжает формировать десятки тысяч яйцеклеток, которые самки мышей имеют при рождении, и миллионы клеток спермы у самцов.
За 10 лет кропотливой работы Сайто и его команда выявили несколько генов - Stella, Blimp1 и Prdm14, которые в определенной комбинации играют решающую роль в развитии ПЗК (примордиальные зародышевые клетки). Используя эти гены в качестве маркеров, они могли выбрать ПЗК из числа других клеток и изучить, что с ними происходит. В 2009 году во время экспериментов в Центре биологии развития при Институте физико-технических исследований (RIKEN) в Кобе было установлено, что при соблюдении всех условий, необходимых для культивирования, добавление костного морфогенетического белка Bmp4 в строго определенное время приводит к преобразованию эмбриональных стволовых клеток в ПЗК. Чтобы проверить этот принцип, Сайто добавил высокую концентрацию Bmp4 в эмбриональные клетки, и почти все из них превратились в ПЗК. Он и другие ученые ожидали, что процесс будет более сложным.
Позже к Сайто присоединился Хаяси, который попытался использовать клетки эпибласта - многоклеточного зародыша, имеющего однослойное строение - отправную точку Сайто. Но вместо того, чтобы использовать отдельные клетки, как это делал его коллега, он попытался взять устойчивую клеточную линию, которая может воспроизвести ПЗК. Это не сработало. После неудачи Хаяси продвинулся в другом исследовании, которое показало, что молекулы активина А и основной фактор роста фибропластов могут преобразовать выведенные ранее эмбриональные стволовые клетки в клетки, сродни эпибластам. Так появилась идея использовать два эти фактора, чтобы побудить эмбриональные клетки дифференцироваться в эпибласты, а затем применить предыдущую формулу Сайто, чтобы подтолкнуть получившиеся клетки превратиться в ПЗК. Такой подход оказался успешным. Чтобы проверить, смогут ли эти клетки развиться в жизнеспособные сперматозоиды и яйцеклетки, Сайто внедрил их в семенники мышей, которые не могли вырабатывать сперму естественным путем, и таким образом им восстановили фертильность. Затем команда осеменила искусственно созданными сперматозоидами обычные яйцеклетки. В результате получилось здоровое потомство.
Катсухико Хаяси, репродуктивному биологу из университета Кюсю в Фукуоке, совместно со специалистом в области стволовых клеток Митинори Сайто удалось сначала перепрограммировать стволовые клетки в эмбриональные, а их в примордиальные зародышевые клетки (ПЗК). Эти клетки появляются, когда эмбрион начинает развиваться, и позже они дают начало сперматозоидам и яйцеклеткам. Раньше исследователям нужно было переносить их в яичники живых мышей, чтобы они могли там окончательно развиться. Однако теперь необходимость в этом отпала. Метод Сайто и Хаяси позволяет ученым создавать неограниченное количество ПЗК, которые ранее было трудно получить. Это открытие стимулировало исследования в области воспроизводства млекопитающих.
Исследователи теперь в теории могут добиться появления новой жизни без участия нормальных биологических родителей.
Группа профессора Сайто сообщила, что разработанная ими методика выращивания яйцеклеток, яичников и спермы из стволовых клеток пока работает только на уровне лабораторных мышей. Она неприменима к человеку. Однако профессор Сайто и его коллеги намерены в будущем проводить эксперименты со стволовыми клетками обезьян и человека, чтобы получить из них сперму и яйцеклетки.
Если этот процесс можно будет повторить для людей, возможно в будущем человечество сможет решить проблему бесплодия.
Собственными детьми смогут обзаводиться глубокие старухи и геи.
В верхнее тематическое оглавление
Тематическое оглавление (Новости)