После многолетних исследований ученые из Эдинбургского университета добились в лабораторных условиях развития зрелых человеческих яйцеклеток из фолликулов самой ранней стадии. Это достижение может привести к появлению принципиально новых методов лечения бесплодия.
Еще на эмбриональной стадии развития гоноциты – предшественники половых клеток человека – образуются в желточном мешке эмбриона, а затем начинают путь к месту своего назначения. Те из них, что попадают в яичники и дадут начало будущим яйцеклеткам, называют оогониями. Сначала из них образуются примордиальные фолликулы (от латинского primordialis «изначальный»). Для этого оогонии совершают несколько митотических делений, затем проходят стадию мейоза (с этого момента они называются ооцитами) и в завершение каждый из них окружается слоем эпителиальных клеток. Ооцит, окруженный эпиталиальными клетками, это и есть примордиальный фолликул. Таких фолликулов к моменту рождения женщины у нее насчитывается более миллиона. После рождения формирование примордиальных фолликулов прекращается, и они ждут своего часа до периода полового созревания. Доживают не все, а лишь около 500 тысяч. Затем, под влиянием фолликулостимулирующего гормона гипофиза, начинается созревание фолликулов. Они проходят несколько стадий, в завершении которых стенка фолликула разрывается и из него выходит зрелая яйцеклетка.
Врачи давно хотели научиться проводить все стадии созревания фолликулов в лаборатории. Этим они смогли бы помочь пациенткам, проходящим химиотерапию рака, которая может повредить фолликулы в их организме и вызвать бесплодие. Иногда, когда рак яичников обнаруживается у девочки до полового созревания, у нее берут фрагмент здоровой ткани яичника с незрелыми фолликулами, чтобы потом, пересадив его назад в организм, дать ей возможность иметь детей. Но такие действия повышают риск рецидива рака, так что было бы безопаснее получить из сохраненных фолликулов зрелые яйцеклетки в чашке Петри.
За последние двадцать лет было проведено несколько экспериментов по получению яйцеклеток лабораторных мышей. Причем порой ставилась задача получить их не из ооцитов, а еще из гоноцитов или даже из недифференцированных стволовых клеток. Впервые это удалось сделать в 2003 году ученым Пенсильванского университета, но из образовавшихся яйцеклеток не стали развиваться эмбрионы. В 2012 году японские ученые вырастили яйцеклетки из эмбриональных стволовых клеток мышей и добились появления из них потомства.
Осенью 2016 года те же японские исследователи вырастили яйцеклетки из стволовых клеток взрослой мыши и тоже получили в итоге здоровых мышат. Созревание полученных яйцеклеток происходило в лабораторных условиях внутри групп клеток, взятых из яичников мышей. Подробнее об этом можно узнать из отдельного очерка. Наконец, в том же году другая японская группа добилась полного развития мышиных яйцеклеток, взятых из организма мыши, от стадии гоноцита до зрелой яйцеклетки. Они опять-таки выращивались в среде вместе с клетками яичника, при этом ученые контролировали активность определенных генов и воздействовали на клетки нужными гормонами, воспроизводя созревание фолликулов в организме. Затем те яйцеклетки, которые сохранились до зрелой стадии, подвергли искусственному оплодотворению и на стадии двух клеток имплантировали в матку самкам мышей. От 14 % до 40 % пересаженных эмбрионов успешно завершили развитие, и родившиеся мышата не отличались от тех, что возникли из обычных яйцеклеток.
Вырастить человеческую яйцеклетку оказалось сложнее. В 2008 году эдинбургские ученые во главе с профессором Эвелин Телфер сумели пройти половину необходимого пути, но не получили зрелых яйцеклеток. В 2015 году группа из Северо-западного университета в Чикаго наоборот сумела получить из уже частично развитых фолликулов зрелые яйцеклетки.
На этот раз Эвелин Телфер и ее коллеги прошли путь до конца. В эксперименте были использованы примордиальные фолликулы в образцах ткани яичников, взятых у женщин-добровольцев, проходивших операцию кесарева сечения. Образцы поместили в питательную среду и через несколько дней получили 87 уже вторичных фолликулов, окруженных более серьезной оболочкой из эпителиальных клеток и имеющих внутри полость. Вторичные фолликулы отделили от тканей и продолжили выращивать на специальной мембране в присутствии большого количества стимулирующих их развитие белков. В конце этого процесса были получены 32 зрелые яйцеклетки.
У девяти яйцеклеток образовались полярные тельца, значит яйцеклетки прошли необходимые фазы первого и второго мейоза. Теоретически такие яйцеклетки пригодны для оплодотворения, но, чтобы проверить это экспериментально, требуется разрешение Комитета по фертильности и эмбриологии человека Великобритании. Пока же Телфер и ее группа рассказали о своих результатах в статье, опубликованной журналом Molecular Human Reproduction.
Уже на этом этапе эксперимент можно считать впечатляющим достижением. Однако Митинори Саитоу из Университета Киото, один из руководителей группы, работавшей с яйцеклетками мышей, предупреждает, что в дальнейшем исследователей могут ждать новые препятствия. Вызывает опасения скорость созревания яйцеклеток. В эксперименте это произошло быстрее, чем в живом организме. Также Саитоу обратил внимание на аномально большие полярные тельца у новых яйцеклеток, что, по его словам, указывает на нарушения развития яйцеклетки.
Эвелин Телфер объясняет более быстрое созревание отсутствием ингибирующих сигналов организма. Но она признает необходимость дальнейших исследований и совершенствования методики. Эдинбургские ученые надеются получить разрешение на оплодотворение выращенных в ходе подобных экспериментов яйцклеток и проследить ранние стадии развития эмбрионов. Законодательство разрешает подобные исследования эмбрионов возрастом не более 13 дней.
