Японские ученые вырастили яйцеклетки из клеток кожи мыши

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.

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. 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.

Позже к Сайто присоединился Хаяси, который пришел к вводу, 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.

Следующий большой прорыв в исследованиях произошел в 2016 году, когда команда во главе с Яёй Обата из Токийского университета сельского хозяйства сообщила о трансформации ПЗК, выделенных из эмбрионов мышей, в ооциты (яйцеклетки) без участия млекопитающего. Работая с Обата, Хаяси и Сайто завершили цикл: от клеток кожи они пришли к функционирующим яйцеклеткам в пробирке. При использовании экстракорпорального оплодотворения на свет появились 26 здоровых мышат.

Теперь Хаяси пытается создать искусственный реагент, который мог бы заменить клетки, взятые из яичников мышей, чтобы создать яичник, в котором можно выращивать яйцеклетку. Хаяси уверен, что результат проделанной работы поможет ему изучать развитие яйцеклетки, и теперь он может полностью выращивать их в пробирках. Однако он не пытается создать функционирующие яйцеклетки человека в лабораторных условиях. Хаяси считает, что до создания «ооцитоподобных» человеческих клеток – 10 лет. Он сомневается, что они будут качественными настолько, что смогут лечить бесплодие. Он считает, что еще слишком рано использовать искусственные ооциты в медицине. Он также предупреждает, что искусственные яйцеклетки мышей часто низкого качества — из них могут получаться эмбрионы с генетическими аномалиями или потенциально нездоровое потомство. По итогам исследования только 3,5% ранних эмбрионов, созданных из искусственных яйцеклеток, привели к появлению потомства, по сравнению с 60% яйцеклеток, которые созрели в утробе мыши.

И, тем не менее, думаю, что эксперимент ученых из Японии можно считать большим прорывам в области лечения бесплодия. Напомню, что ученые уже неоднократно заявляли о создании мужских половых клеток из клеток кожи, теперь пришла очередь и женских клеток. А значит, на горизонте забрезжил и тот день, когда можно будет говорить о помощь страдающим абсолютными факторами бесплодия – например, отсутствием яичников или тестикул.