Японские ученые впервые смогли превратить индуцированные плюрипотентные клетки человека в предшественники женских половых клеток — оогонии. Сделать это удалось in vitro в искусственном «яичнике» мыши. Работа опубликована в Science.
Направленное получение половых клеток из стволовых долгое время было неразрешимой задачей для ученых, тем не менее в последние годы в этой области произошел значительный прорыв. Так, ученым удалось получить функциональные сперматогонии и ооциты (мужские и женские половые клетки) мыши из плюрипотентных стволовых клеток путем трансплантации в яички или при помощи инкубации с тканями яичника. Тем не менее, клетки человека пока удавалось перепрограммировать только в примордиальные зародышевые клетки — самую раннюю стадию развития будущих половых клеток, которые выделяются уже ко второй неделе развития плода. Дальше этой стадии клетки развиваться не хотели.
Теперь ученым под руководством Митинори Саиту (Mitinori Saitou) из университета Киото удалось преодолеть этот барьер и сделать шаг вперед — превратить полученные примордиальные клетки человека в оогонии. Последние представляют собой предшественники ооцитов (яйцеклеток) — эти клетки еще обладают двойным набором хромосом, и активно делятся при помощи митоза. Дальнейшее развитие оогониев предполагает деление при помощи мейоза с образованием гаплоидных (то есть с одним набором хромосом) ооцитов.
В эксперименте ученые перепрограммировали плюрипотентные стволовые клетки человека в примордиальные зародышевые клетки, а затем помещали их в реконструированный in vitro яичник мыши, чтобы создать нужное микроокружение и обеспечить доступ к сложному коктейлю факторов развития. Часть клеток выжила в искусственном яичнике (за ними наблюдали при помощи встроенного в геном гена флуоресцентного репортера), и на 77 день инкубации ученые обнаружили, что клетки начали экспрессировать маркеры, характерные для следующей стадии развития — женских оогониев и мужских гоноцитов. Кроме того, в клетках наблюдались эпигенетические перестройки, характерные для оогониев и гоноцитов, в частности, деметилирование ДНК.
Несмотря на то, что человеческие предшественники половых клеток начали экспрессировать гены-маркеры вступления в мейоз, деление они так и не начали даже через четыре месяца инкубации. Мышиные клетки тем временем уже через три недели инкубации в «яичнике» перешли на следущую стадию и сформировали ооциты.
Несмотря на то, что авторы работы пока не смогли выяснить, почему среда мышиного яичника подавляет мейоз у человеческих клеток, они работают над этой проблемой. Ранее китайские ученые смогли in vitro запустить мейоз у мышиных предшественников сперматозоидов путем формирования искусственного яичка из клеток новорожденной мыши. Научная группа Митинори Саиту также занималась получением сперматозоидов in vitro, тем не менее, сделать им это удалось только путем перенесения предшественников в яички мыши. В своей новой работе японцы не упоминают китайский эксперимент. Подробнее об успехах гаметогенеза «в пробирке» можно прочитать в этом обзоре за авторством Саиту, а про китайские наработки — в нашем материале «Внуки стволовой клетки».
Автор: Дарья Спасская