Ученые показали, что правильная последовательность инактивации и повторной активации одной из Х-хромосом в женских половых клетках необходима для их правильного развития. Результаты исследования актуальны для создания искусственных яйцеклеток в лабораторных условиях.
Исследователи из Центра геномной регуляции в Барселоне (Испания) открыли новый диагностический маркер успешного развития яйцеклеток млекопитающих. Результаты работы необходимы для получения женских половых клеток из стволовых клеток, что даст возможность разрабатывать методы и лекарства для лечения бесплодия. Статья опубликована в The EMBO Journal.
У человека 23 пары хромосом, одна из них — это половые хромосомы: X и Y — у мужчин, две X — у женщин. Наличие двух одинаковых половых хромосом представляет собой потенциальную проблему для женского организма. Две активные хромосомы создавали бы избыток белков, который мог оказаться фатальным для развивающегося эмбриона или привести к появлению рака у взрослого организма. Поэтому одна из Х-хромосом в женских клетках инактивируется.
Крайне мало известно о том, как эта инактивация влияет на развитие женских половых клеток — предшественников яйцеклеток, то есть ооцитов. У млекопитающих ооциты развиваются из клеток-предшественников, которые во время эмбрионального развития мигрируют в развивающиеся гонады, где начинают делиться. Затем в процессе мейоза число хромосом в них снижается в два раза, и они превращаются в функциональные ооциты.
Исследуя клетки мышей, ученые выяснили, что, когда одна из X-хромосом ненадолго инактивировалась, а потом повторно активировалась, клетки-предшественники в четыре раза эффективнее вступали в мейоз и трансформировались в ооциты по сравнению с теми клетками, в которых этот процесс не происходил. При этом клетки, не инактивировавшие Х-хромосому или реактивировавшие ее слишком быстро, показали аномальную экспрессию генов.
Клетки с двумя активными Х-хромосомами быстрее делились и легко возвращались в состояние плюрипотентности — возможности развития по разным сценариям. Эти характеристики свойственны и раковым клеткам, так что правильная последовательность инактивации и реактивации Х-хромосомы представляет собой важнейший маркер нормальной дифференцировки клеток-предшественников.
Эти знания необходимы для оптимизации протоколов получения человеческих яйцеклеток из стволовых клеток. До сих пор ученым не удавалось получить искусственные ооциты в лабораторных условиях. На сегодня их недостаток остается серьезной проблемой, поскольку яйцеклетки возможно получить только от доноров. Поэтому искусственные половые клетки могут предоставить неограниченный ресурс для исследования бесплодия и создания методов его лечения.