Можно ли быть «немножко беременной»? Некоторые животные ответили бы на этот вопрос утвердительно: они умеют приостанавливать развитие эмбриона на недели и месяцы. При изучении молекулярных механизмов этого явления ученые показали, что подобная скрытая способность есть и у клеток человека
Эмбриональная диапауза – задержка развития зародыша, которая происходит у некоторых видов при неблагоприятных условиях окружающей среды. Например, при дефиците питательных веществ или тогда, когда мать еще выкармливает предыдущего детеныша. Этот биологический механизм используют представители разных таксономических групп, от насекомых до млекопитающих.
У более 130 видов млекопитающих, практикующих диапаузу, задержка случается на стадии бластоцисты, непосредственно перед имплантацией эмбриона в стенку матки. На этой стадии зародыш представляет собой скопление всего нескольких десятков клеток. В это время активность эмбриона минимальна. Его клетки не делятся, он продолжает свободное плавание в ожидании сигнала к реактивации. Чувствительность к таким сигналам, которые приходят при наступлении благоприятных условий для дальнейшего развития, в эмбриональной диапаузе остается.
Международная группа ученых провела специальное исследование, чтобы ответить на вопрос: есть ли у бластоцист человека принципиальная возможность к эмбриональной диапаузе? Возможно ли, что молекулярная «машинерия», необходимая для нее, не утрачена полностью в ходе эволюции, а только «спит»?
В своих экспериментах исследователи использовали не человеческие эмбрионы, а плюрипотентные стволовые клетки человека и созданные на их основе бластоиды, аналогичные бластоцистам на 5–7-й день беременности.
Ранее исследователи уже выяснили, что эмбриональная диапауза у мышей наступает при снижении активности сигнального пути mTOR, который регулирует рост и размножение клеток в ответ на поступление питательных веществ и определенных факторов роста. Поэтому они использовали при обработке клеток и бластоидов человека соединения-ингибиторы, останавливающие работу этого молекулярного каскада.
В результате экспериментаторы увидели картину задержки развития, очень похожую на эмбриональную диапаузу. Клетки бластоидов практически переставали делиться и утрачивали способность прикрепляться «в пробирке» к клеткам эндометрия (внутренней оболочки тела матки). В таком состоянии бластоиды могли находиться в течение 8 дней. После прекращения воздействия ингибиторов mTOR они переходили на следующую стадию развития.
Таким образом, бластоцисты человека в принципе способны «вставать на паузу» и делают это обратимо, как на функциональном, так и на молекулярном уровне. Последнее исследователи подтвердили, изучив профили активности генов в клетках бластоцист после реактивации.
Возможность с помощью манипуляций менять темп развития человеческих клеток и бластоцист может быть полезна в практике репродуктивных технологий. Стимуляция активности пути mTOR может ускорить образование бластоцист и повысить успешность экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). С другой стороны, запуск эмбриональной диапаузы во время процедуры ЭКО дает время для оценки состояния эмбриона и синхронизации его имплантации с гормональным циклом матери.
Фото: https://www.flickr.com
Публикации по теме: