Доказательство правильности концепции может однажды помочь бесплодным людям заводить детей
Клетки кожи человека, сросшиеся с пустой яйцеклеткой, были вынуждены удалить половину своих хромосом в процессе, называемом мейозом. Это позволило им стать функциональными яйцеклетками, из которых могут формироваться ранние эмбрионы.
Создание человеческих яйцеклеток из клеток взрослого человека стало еще на один шаг ближе к реальности.
Метод, используемый при клонировании, в сочетании с оплодотворением и небольшим количеством химических воздействий, заставил клетки кожи человека производить яйцеклетки, способные дать начало ранним человеческим эмбрионам, сообщают исследователи 30 сентября в журнале Nature Communications.
Эта работа является последней попыткой получить яйцеклетки и сперматозоиды из клеток человека. Исследователям уже удалось получить эти важные типы клеток из многих видов животных, включая панд. Но производство человеческих яйцеклеток и сперматозоидов оказалось труднодостижимым.
Такая технология может в один прекрасный день помочь в лечении бесплодия у женщин, у которых больше нет яйцеклеток из-за возраста, ранней менопаузы или предшествующего лечения рака.
«На данный момент этот метод слишком неэффективен и сопряжен с высоким риском, чтобы сразу же применять его в клинической практике”, — говорит исследователь стволовых клеток Кацухико Хаяси из Университета Осаки в Японии.
Хаяси не принимал участия в этой работе, но ранее перепрограммировал хвостовые клетки двух взрослых мышей-самцов в яйцеклетки и сперматозоиды. Эти перепрограммированные клетки дали начало здоровым мышам.
По словам Амато, новая методика также работает на мышах. “Обычно то, что мы можем заставить работать на мышах, в конечном итоге работает и на людях”. По крайней мере, при производстве стволовых клеток это работает.
Амато и его коллеги удалили ядро из яйцеклетки человека и заменили его ядром типа клеток кожи, называемых фибробластами. Этот этап, называемый переносом ядер соматических клеток, является тем же первым этапом, который использовался при клонировании овечки Долли и многих других видов.
Но исследователи не пытались создать клон человека. Они хотели создать яйцеклетку, у которой 23 хромосомы. Это вдвое меньше, чем у большинства других клеток организма, которые несут набор из 23 хромосом, унаследованных от матери, и 23 — от отца.
Клетки, из которых образуются яйцеклетки и сперматозоиды, проходят процесс деления, называемый мейозом, при котором число хромосом уменьшается вдвое. В ходе этого процесса каждая хромосома соединяется со своим аналогом от другого родителя и обменивается частью ДНК. Затем клетка делится, превращая половину каждой пары в дочерние клетки. Затем, когда яйцеклетка и сперматозоид соединяются, они образуют зиготу с 46 хромосомами, которая будет делиться и даст начало каждой клетке организма.
Но у клонированной яйцеклетки уже было 46 хромосом. В эксперименте с мышами Амато и его коллеги просто оплодотворили клонированную яйцеклетку сперматозоидом. В результате яйцеклетка потеряла половину своих хромосом, в результате чего получился эмбрион с правильным количеством хромосом.
Однако у человеческих яйцеклеток при оплодотворении не было половины хромосом. Поэтому исследователям пришлось добавить химическое вещество под названием росковитин. Эта молекула позволила начать разделение хромосом.
Из некоторых оплодотворенных яйцеклеток получились ранние человеческие эмбрионы, но из многих — нет. “Мы думаем, что это, вероятно, из-за того, что у них было аномальное количество хромосом”, — говорит Амато. В этих неудачных яйцеклетках в среднем отсутствовала половина хромосом, но не правая половина. Ни одному из эмбрионов не было позволено развиться дальше стадии бластоцисты, и они росли около шести дней. Многие из них прекратили развитие на более ранних стадиях.
Ни один из эмбрионов не получил правильного набора хромосом, поэтому в конечном итоге оказался нежизнеспособным. Например, у одного эмбриона было 48 хромосом вместо 46. У этого эмбриона были все 23 хромосомы из сперматозоида, но мешанина из 25 хромосом из клеток кожи. Некоторые хромосомы присутствовали в единственном экземпляре, в то время как у других было две копии, а другие хромосомы полностью отсутствовали.
Неравномерное деление, вероятно, произошло из-за того, что хромосомы спаривались случайным образом, а не с их конкретным партнером, как это было бы при нормальном мейозе, говорит Амато.
“На самом деле, это был не тот результат, которого мы хотели, но это было скорее доказательством концепции. ‘Эй, мы можем запустить этот процесс прямо сейчас”, — говорит Амато. Команда работает над правильным распределением хромосом, но, по ее оценкам, пройдет не менее десяти лет, прежде чем этот метод можно будет протестировать в клинических испытаниях.
Недостаток новой методики заключается в том, что для клонирования требуются донорские яйцеклетки, говорит Хаяси. Для перепрограммирования, как это сделали он и его коллеги, не нужны яйцеклетки для получения других яйцеклеток. Тем не менее, по его словам, “эта технология позволила сократить вдвое геном человека”. Он предсказывает, что “это достижение приведет к появлению новых технологий”.