Опубликованное журналом Nature исследование стало очередным прорывом в области применения стволовых клеток. Авторам удалось не только заставить стволовые клетки мышей превратиться в яйцеклетки, но и добиться появления из этих яйцеклеток потомства.
Заставить стволовые клетки дифференцироваться в соматические клетки определенного типа всегда непростая задача, а уж получить из них половые клетки (яйцеклетки или сперматозоиды) особенно сложно. Достижения пока невелики. В 2003 году в Пенсильванском университете из стволовых клеток были получены яйцеклетки мышей, но из этих яйцеклеток не смогли получить развивающиеся эмбрионы. В 2012 году также из мышиных эмбриональных стволовых клеток исследователи из Университета Киото под руководством Митинори Саитоу и Кацусико Хаяси получили яйцеклетки и добились рождения из них здоровых мышат. Наконец, в 2014 году ученые из Кембриджского университета и израильского Института Вейцмана сумели получить клетки-предшественники половых клеток человека из клеток кожи, при помощи регуляции работы определенных генов, но по причинам этического и юридического характера не стали продолжать эксперимент.
Нынешнее исследование выполнено уже упоминавшимися Кацусико Хаяси и Митинори Саитоу и их коллегами из Университета Киото, Университета Кюсю, Токийского сельскохозяйственного университета и Института животноводства и растениеводства в Цукубе. Использовали как эмбриональные стволовые клетки мышей, так и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки).
Ученые добились, чтобы развитие этих клеток привело к появлению незрелых клеток-предшественниц яйцеклеток. Затем они поместили полученные клетки в группы клеток, взятые из яичников мышей. Их они выращивали в лаборатории в течение месяца. В результате, как сообщают ученые, им удалось в каждом из таких искусственных яичников получить более пятьдесяти зрелых яйцеклеток. В них оказалось куда больше хромосомных аномалий, чем в тех яйцеклетках, что развиваются в яичниках мышей обычным путем. Но у 75 % клеток было правильное число хромосом. Часть этих клеток были искусственно оплодотворены мышиными сперматозоидами. Получилось более 300 эмбрионов, которые на стадии двух клеток были имплантированы в матки самкам мышей. Однако только одиннадцать из этих эмбрионов (то есть 3 %) благополучно перенесли всю беременность. Обычно при экстракорпоральном оплодотворении с последующей имплантацией эмбриона доля благополучно рождающихся детенышей у лабораторных мышей выше, она составляет 62 %. По словам Кацусико Хаяси, исследователям еще предстоит разобраться в причинах этого.
Одиннадцать же родившихся мышат оказались здоровы и, став взрослыми, смогли произвести на свет потомство. Джордж Дэйли (George Daley) из Гарвардской медицинской школы, комментируя результаты этой работы, назвал ее «ошеломляющим достижением».
Мыши, появившиеся на свет из созданных в лаборатории яйцеклеток
Если техника получения яйцеклеток из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток получит развитие и когда-нибудь будет применена к человеку, это приведет к созданию новых методов лечения бесплодия, а также даст возможность родить детей женщинам, чьи яйцеклетки были повреждены во время химиотерапии. Кацусика Хаяси, впрочем, говорит, что до реального клинического применения новой методики еще очень далеко. «Мы не можем исключить риск рождения ребенка с серьезным заболеванием», – объясняет ученый.
Попробовав заглянуть в будущее, можно сказать, что искусственное получение яйцеклеток из iPS-клеток (фактически – из клеток кожи) вызовет множество этических вопросов. Потенциально в ходе этого процесса существует возможность воздействовать на геном клетки, получив в результате ребенка с заданными генетическими характеристиками.
Ряд исследователей предупреждает, что на попытки воссоздать такой сложный процесс, как развитие яйцеклетки будут влиять многочисленные факторы, которые пока еще не изучены. «Клетки проходят так много лабораторных манипуляций, каждая из которых может стать причиной отклонений, так что будет трудно разобраться, какие факторы играют решающую роль», – говорит Алан Спредлинг (Allan Spradling), который изучает развитие яйцеклеток в Институте Карнеги в Балтиморе. При этом яйцеклетки с серьезными аномалиями могут в ряде случаев развиваться и приводить к рождению потомства. Изучая процесс развития яйцеклеток в лаборатории можно выявить его отличия от нормального,но гораздо сложнее, по словам Спредлинга, установить пока еще неизвестные нам детали нормального развития в организме.
