Тема:

Синтетическая биология 1 месяц назад

Половые клетки изготовили из кожи

Исследователи надеются, что жизнеспособные сперматозоиды и яйцеклетки в один прекрасный день будут получены из клеток кожи человека
(иллюстрация SouthernIllinoisUniversity/SciencephotoLibrary).

Учёные из Кембриджского университета совместно со специалистами из института Вейцмана в Израиле создали в лаборатории искусственные гоноциты — первичные половые клетки, которые в последствии должны развиться в яйцеклетки и сперматозоиды. Сделано это было с помощью человеческих эмбриональных стволовых клеток. Ранее исследователям уже удавалось создать гоноциты с помощью стволовых клеток грызунов, однако с клетками человека такой результат был достигнут впервые. В дальнейшем, вероятно, новая методика приведёт к созданию настоящих сперматозоидов и яйцеклеток и поможет в вопросе искусственного оплодотворения.

Когда яйцеклетка оплодотворяется сперматозоидом, она начинает делиться на кластеры клеток, известные как бластоцисты. Это ранняя стадия развития зародыша млекопитающего. В этом шаре клеток некоторые клетки формируют внутреннюю клеточную массу, которая впоследствии развивается в сам плод, а другие – наружную стенку, которая станет плацентой.

Клетки внутренней клеточной массы "перезагружаются", чтобы превратиться в стволовые клетки, то есть тот тип клеток, которые теоретически могут развиться в любой тип клеток в организме.

Небольшое количество этих клеток становится эмбриональными стволовыми клетками (ЭСК). Они могут стать зародышевыми клетками (сперматозоидами и яйцеклетками), которые в дальнейшем будут передавать генетическую информацию плода к его потомству.

"Создание первичных половых клеток — одно из самых ранних событий во время внутриутробного развития млекопитающих, – рассказывает один из соавторов исследования доктор Наоко Ири (Naoko Irie). – Этот этап нам удалось воссоздать с помощью стволовых клеток мышей и крыс, однако до сих пор не существовало систематических исследований с использованием стволовых клеток человека".

Профессор Азим Сурани (Azim Surani), который руководил исследованием, и его коллеги обнаружили, что ген SOX17 имеет решающее значение для спецификации стволовых клеток. Что удивительно, несмотря на отсутствие принципиальной разницы между развитием эмбриона человека и грызуна, эквивалент этого гена у мышей не участвует в процессе.

Зелёным цветом обозначены зародышевые клетки человека (фото Walfred Tang, University of Cambridge).

Ранее учёные выяснили, что SOX17 участвует в управлении стволовыми клетками, способствуя развитию эндодермальных клеток в клетки лёгких, кишечника и поджелудочной железы.

Исследовательская группа также показала, что первичные половые клетки могут быть изготовлены из перепрограммированных взрослых клеток, например, из клеток кожи. Это открытие позволит на клетках конкретного пациента исследовать такие явления, как бесплодие и опухоли зародышевых клеток.

Исследование также имеет важные последствия для понимания процесса эпигенетического наследования. Уже давно учёные знают, что окружающая среда (например, питание или вредные привычки) могут повлиять на наши гены посредством процесса, известного как метилирование: молекулы, присоединяющиеся к нашей ДНК, увеличивают или же снижают активность генов. Эти шаблоны метилирования могут передаваться от поколения к поколению.

Профессор Сурани и его коллеги доказали, что на этапе спецификации первичных половых клеток запускается программа, способная "стереть" метилирование. Тем не менее следы метилирования всё равно наследуются, и пока не совсем понятно, почему это происходит.

"В этом смысле половые клетки являются бессмертными: они обеспечивают прочную связь между поколениями, передают генетическую информацию от одного поколения к другому, – добавляет профессор Сурани. – Всеобъемлющее стирание эпигенетической информации гарантирует, что большинство (если не все) эпигенетические мутации стираются, что способствует "омоложению" рода. Понять эти механизмы важно, особенно когда дело касается возрастных заболеваний, которые частично могут быть обусловлены набором эпигенетических мутаций".

Научная статья группы Сурани была опубликована в журнале Cell.

Сегодня