Ученые создали искусственных мышей
Впрочем, считать этих мышей совсем уж искусственными, конечно же, нельзя. Речь идет лишь о технологии получения клеток, являющимися предшественниками гамет из стволовых. Впрочем, сам по себе метод является революционным - хотя бы потому, что, опробовав его, человечество стало еще на один шаг ближе к заветной мечте многих алхимиков по созданию "гомункулусов".
Еще в августе 2011 года группа ученых из Университета Киото (Япония), которой руководил профессор Сайто Митинори, объявила о том, что им удалось получить предшественников сперматозоидов искусственным путем. Исследователи брали стволовые клетки, потом при помощи изменения активности некоторых генов добивались того, что они начинали превращаться в мужские гаметы.
Правда, развитие на каком-то этапе прекращалось, поскольку для дальнейшей дифференцировки была необходима среда, существующая внутри семенников, которую ученые не смогли воспроизвести в "пробирке". И тут исследователям пришлось поместить выращенные ими клетки в тела живых мышей мужского пола. Однако все "подсаженные" таким образом предшественники смогли развиться в нормальные мужские гаметы, которые, соединившись с "естественными" яйцеклетками, дали жизнь новому поколению мышей.
Теперь же, прежде чем приступить к получению таким же путем яйцеклеток, биологи изучили, какие именно участки ДНК отвечают за превращение простой клетки в женскую половую. Им удалось выяснить, что на ранних стадиях данная дифференцировка запускается двумя генами - Prdm1 и Dppa3. Обычно у стволовых клеток они не активны, но ученым удалось, запустив в ДНК будущих гамет управляемый вирус, "включить" нужные им регуляторы.
Для дальнейших опытов ученые использовали два типа стволовых клеток - эмбриональные и индуцированные, то есть те, что были получены из зрелых клеток взрослого животного. При этом биологи параллельно повторили эксперименты и с получением предшественников мужских гамет. Их интересовало, получится ли нормальная мышь в результате слияния двух клеток, чьими предшественниками были стволовые.
Итак, после включения нужных регуляторов стволовые клетки быстро превратились в предшественницы яйцеклеток и сперматозоидов. Затем те, которым было суждено стать мужскими гаметами, вводили самцам, где они и дозревали. Ну, а предшественницы яйцеклеток ещё какое-то время культивировались в яичниках мышиных эмбрионов, у которых собственных ооцитов еще не было. Это делалось для того, что бы довести искусственное развитие гамет до как можно более поздних стадий.
Однако в какой-то момент предшественницы ооцитов, как и таковые сперматозоидов, так же замедлили свое развитие. На данном этапе им потребовалась особая химическая и гормональная среда, существующая только внутри нормальных яичников взрослых самок. И вот тут биологи пересадили предшественниц в тела взрослых мышей, где они и закончили свое превращение в полноценные яйцеклетки. Следует заметить, что эти самки, служившие "инкубаторами" на последнем этапе эксперимента, были все же особенными - у них уничтожили все их собственные "заготовки" яйцеклеток и несколько подавили иммунную систему, что бы не пошла реакция отторжения чужеродных для организма клеток.
В итоге доктор Сайто и его коллеги смогли получить яйцеклетки, которые они сравнили с таковыми из яичников здоровых мышей. По словам исследователей, их "творения" несколько отличались по форме и устройству от своих природных аналогов, однако это вовсе не значило, что данные яйцеклетки были дефектными. Для того, что бы доказать это, ученые провели их искусственное оплодотворение вышеупомянутыми "искусственными" сперматозоидами, а получившиеся зиготы вводили взрослым самкам.
Следует заметить, что большинство зародышей (примерно 70 процентов) после такой операции развились в нормальные эмбрионы и получившиеся из них новорожденные мышата были абсолютно здоровыми. Когда же они подросли, то при скрещивании друг с другом вновь получилось нормальное и плодовитое потомство. Это послужило самым лучшим доказательством того, что группе профессора Сайто действительно удалось превратить стволовые клетки в предшественники гамет, что раньше считалось невозможным.
Комментируя результаты работы (которые были опубликованы в Science), доктор Сайто Митинори заметил, что теперь его коллектив попробует провести похожий опыт с человеческими клетками. При этом он подчеркнул, что они не ставят задачу получить "гомункулуса" - просто, если их исследования будут успешными, то на их основе можно будет разработать методики по выращиванию полноценных яйцеклеток и сперматозоидов из стволовых клеток человека. Такие клетки позволят многим семейным парам продолжить свой род в даже тех случаях, когда один или оба супруга страдают от бесплодия, и не обращаться при этом к донорам спермы или суррогатным матерям.
Интересно также и то, что публикация данной работы совпала с награждением Нобелевской премией в номинации медицина двух биологов, англичанина Джона Гердона и японца Синья Яманаки. Дело в том, что методику получения индуцированных стволовых клеток разработал именно Гердон, причем еще в 1962 году. А г-н Синья усовершенствовал данный процесс, открыв набор из четырех генов, изменение активности которых позволяло получать стволовые клетки из уже дифференцированных (то есть совершать обратное превращение). Именно таким образом группа Сайто и получила индуцированные стволовые клетки, которые позже были превращены в мужские и женские гаметы.
В общем, Гердон и Синья должны быть довольны - их изыскания теперь могут покончить с проблемой бесплодия супружеских пар. Ведь, если опыты группы Сайто на человеческих клетках увенчаются успехом, то в будущем для того, что бы получить здоровые сперматозоиды и яйцеклетки достаточно будет лишь взять человеческий фибробласт (клетка соединительной ткани) и запустить для него "обратный отсчет"…