Гонка за созданием искусственных человеческих половых клеток набирает обороты. По мнению ряда специалистов, до жизнеспособных яйцеклеток и сперматозоидов «в пробирке» остались считаные годы. Этот скачок перевернет представление людей о репродукции и поможет решить глобальные демографические проблемы.
Репродуктивная медицина давно знакома с экстракорпоральным оплодотворением (ЭКО), помогающим бесплодным парам завести детей. Однако ЭКО все еще требует наличия у пациентов собственных жизнеспособных яйцеклеток и сперматозоидов. Для многих — например, женщин с преждевременной менопаузой и людей после агрессивной химиотерапии — этот путь закрыт.
По данным ВОЗ, примерно каждый шестой человек репродуктивного возраста в мире испытывает те или иные трудности с зачатием. Но у ученых есть метод, который поможет справиться с этими проблемами. Речь идет о гаметогенезе in vitro (IVG) — технологии, позволяющей получать половые клетки (гаметы), такие как сперматозоиды и яйцеклетки, из соматических клеток, не участвующих в половом размножении. Таким образом клетки получают в лабораторных условиях, вне организма.
Исследователи научились перепрограммировать эти клетки в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), которые могут превратиться практически в любой тип клеток организма. Задача IVG — направить этот процесс по очень специфическому пути: превращению ИПСК сначала в примордиальные зародышевые клетки (предшественники гамет), а затем в зрелые, функциональные сперматозоиды и яйцеклетки.
Ключевой элемент — воссоздание в лаборатории сложнейшей микросреды яичка и яичника, где происходит естественное созревание гамет. Для этого ученые создают искусственные мини-органы — органоиды.
Один из пионеров в этой области — профессор Кацухико Хаяши (Katsuhiko Hayashi) из Осакского университета в Японии. Он занимается генной инженерией и развитием эмбрионов. В прошлом Хаяши вместе с коллегами вырастил в лаборатории мышей от двух биологических отцов.
На ежегодном собрании Европейского общества репродукции человека и эмбриологии (ESHRE) в Париже Хаяши сделал сенсационное заявление. Ученый сообщил, что, по его расчетам, создание жизнеспособных человеческих сперматозоидов и яйцеклеток «в пробирке» станет возможным примерно через семь лет.
Хаяши рассказал о последних достижениях своей команды. Внутри выращенного в лаборатории органоида яичка размером почти в миллиметр ученым удалось создать сперматоциты — клетки, образующиеся на промежуточной стадии сперматогенеза. Эти клетки имеют решающее значение для полового размножения и встречаются исключительно у мужчин.
Пока клетки погибают на ранней стадии и не достигают зрелости, но, несмотря на это, команда ученых настроена решительно. Она работает над улучшением органоида — в частности, оптимизируя снабжение кислородом, чтобы получить полноценные сперматозоиды.
Что касается яйцеклеток, то здесь задача сложнее. Хотя команда Хаяши недавно смогла вырастить органоид яичника из стволовых клеток, на дальнейшем этапе она столкнулась с рядом трудностей. Однако во время исследований ученые поняли важную вещь — как яйцеклетки «засыпают» в теле женщины и могут оставаться неактивными много лет. Это открытие поможет понять, как правильно «выращивать» яйцеклетки в пробирке.
Однако главный вопрос: насколько безопасной окажется IVG? Даже если технология заработает, ученые будут обязаны проверить, не несут ли эти искусственные клетки мутаций, которые могут передаться потомству. Некоторые лабораторные мыши, выращенные с помощью IVG, оказались плодовитыми и прожили обычную жизнь. Но гарантий для людей пока нет.
Если безопасность IVG будет доказана, последствия станут поистине революционными. Технология позволит иметь биологических детей людям с абсолютным бесплодием. Женщинам в постменопаузе или с преждевременно истощенным запасом яйцеклеток.
Теоретически ученые смогут создавать с помощью этой технологии «унибэйби» — детей, рожденных от одного родителя, или «мультиплексных» детей с тремя и более биологическими родителями.
На горизонте — еще более радикальные идеи. Например, с помощью IVG можно будет проводить массовый скрининг эмбрионов на генетические отклонения или редактирование стволовых клеток, чтобы устранить наследственные болезни.
Семь лет — срок в науке относительно небольшой. Если прогнозы Хаяши и его коллег сбудутся, к началу 2030-х годов человечество получит инструмент невиданной силы для преодоления бесплодия и управления демографией. Технология IVG обещает подарить надежду миллионам, для которых биологическое родительство сегодня недостижимо. Однако эта сила требует колоссальной ответственности. Гонка за лабораторными гаметами — не только научное соревнование, но и масштабный вызов обществу, законодателям и этикам.