Ученым удалось получить здоровые сперматозоиды у самцов-мышей с одной из форм мужского бесплодия, вызванной лишней половой хромосомой. Ученые считают, что в дальнейшем это метод поможет и людям, правда, для этого надо будет также добиться изменений в законодательстве. Пока законы Великобритании, где был проведен этот эксперимент, не допускают использования искусственно полученных сперматозоидов человека для оплодотворения с последующим рождением ребенка.
Примерно у одного новорожденного мальчика из пяти сотен вместо двух половых хромосом имеются три: XXY (синдром Клайнфельтера) или XYY (синдром Якобса). Обе этих генетических аномалии не оказываются фатальными для организма. Дети вырастают более или менее здоровыми, хотя ряд недомоганий или отклонений в развитии у них наблюдается чаще. Предполагается, что значительно число людей с синдромами Клайнфельтера или Якобса проживает всю жизнь, так и не узнав о своей особенности. Одно из важных последствий лишней половой хромосомы – нарушения сперматогенеза, которые приводят к невозможности зачать ребенка.
В эксперименте, который ученые из лондонского Института Фрэнсиса Крика провели совместно с японскими коллегами из Университета Киото, были использованы самцы лабораторных мышей, у которых тоже имелись хромосомные наборы XXY или XYY. В силу этой причины самцы были бесплодны. В ходе эксперимента них из ушей были взяты фибробласты – клетки соединительной ткани. Эти клетки были подвергнуты воздействию, которое превратило их в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (IPS-клетки, то есть клетки, способные дать начало не только фибробластам, которыми они были ранее, но и клеткам многих других разновидностей. Подробнее об IPS-клетках можно прочитать в отдельном очерке). В ходе этого процесса у ряда клеток дополнительные хромосомы были утрачены. Для такого явления авторы работы даже предложили специальный термин trisomy-biased chromosome loss (TCL).
Для дальнейшей работы авторы использовали именно те клетки, в которых восстановилось нормальное число хромосом. Они вновь воздействовали на клетки специальным образом подобранными сигнальными веществами, чтобы направить их развитие и добиться превращения в гоноциты – клетки-предшественники сперматозоидов. Полученные гоноциты были инъецированы в семенные железы мышей. Там они завершили свое развитие, став полноценными сперматозоидами с нормальным набором хромосом. На последнем этапе эксперимента эти сперматозоиды были использованы для оплодотворения яйцеклеток, и в результате было получено здоровое потомство.
Авторы работы сообщают, что подобная утрата лишней хромосомы при создании индуцированных плюрипотентных стволовых клеток отмечается и при других случаях утроения хромосом. Например, при работе с клетками мышей, у которых моделирован синдром Дауна (трисомия по 21-й хромосоме).
Ученые даже сделали первые шаги для повторения своего успеха уже не с мышами, а с людьми. Они экспериментально доказали, что, взяв фибробласты у мужчин с хромосомным набором XXY, можно заставить эти клетки превратиться в гоноциты без лишних половых хромосом. Теоретически, эти клетки можно превратить в жизнеспособные сперматозоиды.
Руководитель группы из Института Фрэнсиса Крика, проводившей это исследование, Джеймс Тернер (James Turner) говорит: «В наших экспериментах с мышами мы вводили клетки, которые могут стать спермой обратно в семенники, чтобы помочь им закончить развитие. Но мы обнаружили, что у некоторых мышей это вызвало опухоли. Поэтому прежде, чем мы сможем применить этот метод для лечения бесплодия у людей, предстоит добиться снижение риска образования опухоли или открыть способ получения зрелой спермы в пробирке, а не в организме». Следует добавить, что, хотя упомянутое Тернером получение зрелых сперматозоидов вне организма и является очень трудной задачей, на которой давно бьются ученые, полтора года назад поступило сообщение о первом успехе и в этой области (опять-таки пока в эксперименте на мышах).
Комментируя полученные результаты, ведущий специалист по фертильности профессор Аллан Пейси (Allan Pacey) из Университета Шеффилда говорит: «Исследование ... дает еще один пример потенциального применения спермы, полученной в лаборатории, чтобы помочь группе бесплодных мужчин. Это очень обнадеживает. Единственная проблема состоит в том, что в настоящее время использование такой спермы в Великобритании не является законным, и потребовалось сначала бы изменить законодательство, чтобы позволить нам использовать такую сперму для лечения бесплодия». Профессор Саймон Фишел (Simon Fishel), основатель и президент Care Fertility – одного из ведущих медицинский учреждений Великобритании в области искусственного оплодотворения – сказал по поводу нового исследования: «Последствия для фертильности человека очевидны в теории, но многолетние исследования необходимы, чтобы понять, могут ли столь сложные процессы считаться безопасными для медицинских целей».
Результаты работы изложены в статье в журнале Science.
