Несмотря на то, что общие принципы формирования половых клеток известны давно, детали этого процесса до сих пор остаются загадкой. По крайней мере, воссоздать этот процесс «в пробирке» долгое время не удавалось, так как формирование сперматозоидов зависит от уникальных условий в яичках, которые никак не поддавались определению и копированию. Недавно ученые из Китая опубликовали работу, которая, может быть, станет прорывной в этом направлении – им удалось впервые в лабораторных условиях превратить эмбриональные стволовые клетки мышей в сперматозоиды, и даже получить живых и здоровых мышат, оплодотворив этими сперматозоидами мышиные яйцеклетки
На изображении: эмбриональные стволовые клетки человека – в центре. Вокруг – фибробласты мыши
Попытки превратить стволовые клетки в сперматозоиды предпринимались давно, но до сих пор были безуспешными. До сих пор не удавалось довести до конца in vitro – «в пробирке» – процесс мейоза, такого деления клеток, в результате которого из клеток яичек и яичников с двойным набором хромосом образуются четыре клетки с одинарным набором хромосом – сперматозоиды и яйцеклетки.
В 2011 г. ученые из университета Киото (Япония), смогли превратить эмбриональные стволовые клетки мышей в клетки, напоминающие примордиальные зародышевые клетки – предшественники зрелых половых клеток. Но завершить их созревание до сперматозоидов in vitro не удалось, это произошло только при трансплантации примордиальных зародышевых клеток в семенники мышей. Однако такой вариант исключает клиническое применение: трансплантация подобных клеток в организм человека может привести к развитию опухоли. При этом стратегическая цель таких разработок, помимо получения фундаментальных научных знаний, – помощь людям, страдающим теми видами бесплодия, при которых утрачена способность производить функциональную сперму, например, в результате химиотерапии. Такие люди могли бы иметь детей, если сначала «перепрограммировать» их зрелые клетки, вернув к состоянию стволовых клеток, а затем развить их в сперматозоиды.
Недавно ученым из Китайской академии наук в Пекине и Нанкинского медицинского университета (Китай) удалось получить клетки, подобные сперматозоидам, – они не приобрели некоторые свойства, такие как умение самостоятельно перемещаться, но прошли через процесс, который имел все признаки мейоза. Ученые использовали подход группы университета Киото, чтобы получить клетки, подобные примордиальным зародышевым клеткам, а затем провели несколько сотен экспериментов по подбору условий культивирования, при которых клетки пройдут мейоз.
Один из вариантов оказался успешным. Культивирование проводилось совместно с клетками семенников новорожденных мышей в присутствии «коктейля» из половых гормонов и факторов роста, включая богатый гормонами экстракт из коровьих гипофизов. Полученные похожие на сперматозоиды клетки были введены в мышиные яйцеклетки, которые были имплантированы самкам мышей. Спустя положенное время, родились здоровые мышата, по крайней мере, у них нормальный набор хромосом, и они уже успешно дожили до взрослого возраста.
До практического применения такой технологии, конечно, пока далеко, хотя бы потому, что для клеток человека могут быть нужны совсем другие условия, чем для мышиных клеток. Тем не менее, в целом результаты обнадеживают: «Если получилось для мыши, нет никаких оснований думать, что не получится для человека» – говорит специалист по стволовым клеткам Джордж Дэйли из Гарвардской медицинской школы в Бостоне (США).
Другие ученые настроены скептически: такие впечатляющие результаты, полученные относительно простым способом после долгих неудачных попыток, вызывают сомнения в их воспроизводимости. Некоторые детали исследования показалась странными Митинори Саитоу, руководителю группы ученых из университета Киото: он указывает на то, что температура культивирования клеток составляла 37°C, на три градуса выше температуры, при которой происходит сперматогенез (34°C), а соответствующий анализ не показал у клеток, подобных примордиальным зародышевым клеткам, наличия определенных специфических белков.
Китайские ученые отвергают эти замечания, утверждая, что все нужные белки присутствуют, а температурный режим был протестирован и при 34°С и при 37°С, и наблюдались аналогичные результаты. Далее ученые планируют более тщательно проверить, насколько полученные таким способом мыши генетически нормальны, затем опробовать технологию на других животных, а также попробовать использовать стволовые клетки, которые могут быть извлечены из ткани семенников взрослых животных. В конечном итоге, конечно, планируются попытки повторить процедуру на клетках человека.
Фото: https://en.wikipedia.org