Искусственную яйцеклетку превратили в мышь

Яйцеклетки, выращенные в пробирке из мышиных стволовых клеток, по окончании оплодотворения превратились в здоровых животных.

Из стволовых клеток на данный момент обучились делать массу всего: из них выращивают сетчатку (действительно, не всю, полностью, а пока только фрагмент), из них возможно вырастить что-то похожее на желудок либо, к примеру, на кору полушарий мозга.

Зрелые мышиные яйцеклетки, полученные из индуцированных стволовых клеток. (Фото Katsuhiko Hayashi / Kyushu University.) Людская яйцеклетка в окружении клеток яичника. (Фото Ed Uthman / Flickr.com.)‹ ›

Обращение в этом случае идёт об эмбриональных стволовых клетках либо их неестественных аналогах – индуцированных плюрипотентных стволовых клетках. И те, и другие владеют неповторимой свойством: они могу превратиться в каждые из более чем двухсот типов клеток отечественного тела. Фактически, в этом их функция и содержится – организовать ткани и органы развивающегося организма.

Ясно, из-за чего ими очень интересуются биотехнологи и медики: как бы было прекрасно, если бы у нас больной орган возможно было легко заменить на здоровый, выращенный в пробирке.

Применять в экспериментальных целях натуральные эмбриональные клетки, забранные из людских зародышей, по морально-юридическим обстоятельствам вероятно далеко не всегда; так что биотехнологам было нужно создать способ, что обращает вспять развитие зрелых, дифференцированных клеток, превращая их в подобие эмбриональных стволовых. Такие клетки стали называться индуцированных плюрипотентных (другими словами «всемогущих») – и, в соответствии с последним изучениям, от своих естественных собратьев они практически не отличаются.

Наряду с этим, в случае если выращивать те же нейроны из стволовых клеток обучились достаточно скоро, то с другими типами клеток было нужно повозиться. К примеру, взять женскую половую клетку – ооцит – удалось лишь на данный момент, о чём пишут в Nature исследователи из университетов Киото и Кюсю. Развитие ооцитов само по себе достаточно непростое.

У млекопитающих ещё на протяжении эмбрионального развития из стволовых клеток появляются гоноциты – предшественники яйцеклеток, каковые перебираются в формирующийся яичник. Тут гоноциты становятся оогониями – чуть более родными предшественниками яйцеклеток – и деятельно делятся. По окончании появления женской особи на свет деления прекращаются, и в будущем самка расходует тот запас предшественников половых клеток, что сформировался у неё на протяжении внутриутробного развития.

Но оогонии – ещё не настоящие яйцеклетки. В яичнике оогонии растут и делятся, но делятся не так, как раньше. Два главных типа клеточного деления, как мы знаем, это мейоз и митоз, и в людской теле мейоз идёт лишь при созревании половых клеток (как женских, так и мужских).

Главное отличие одного от другого в том, как распределяется генетический материал между дочерними клетками.

В любой отечественной клетке имеется два комплекта хромосом, отцовские и материнские, в них находятся различные варианты одних и тех же генов. При делении все хромосомы удваиваются – другими словами вся генетическая информация копируется всецело – и дальше, в случае если у нас простое, митотическое деление, по дочерним клеткам расходятся по одной копии каждой хромосомы. С информационной точки зрения тут ничего не поменялось, дочерние клетки взяли те же гены и в том же составе, какие конкретно были у материнской.

В случае если же клетка, к примеру, предшественник ооцита, входит в мейоз, то новые клетки приобретают лишь половину генетической информации: тут расходятся сами хромосомы, в обеих собственных копиях. Другими словами, к примеру, в одну клетку ушёл материнский вариант хромосомы I и её копия, материнский вариант хромосомы II и её копия, отцовский варианты хромосомы III и её копия и т. д. Соответственно, вторая клетка возьмёт отцовские варианты хромосом I и II и материнский вариант хромосомы III. Другими словами информация не просто делится напополам – эти половины выясняются разнородны.

Позже, по окончании для того чтобы расхождения хромосом, клетки делятся ещё раз простым митотическим методом. Как мы только что сообщили, по окончании первого деления в дочерние клетки хромосомы уходят совместно со собственными сделанными заблаговременно копиями, и вот во втором делении расходятся уже эти самые копии. В следствии из одной клетки с двойным (диплоидным) комплектом хромосом получается четыре с одинарным (гаплоидным) комплектом.

При оплодотворении одна гаплоидная половая клетка сливается с другой гаплоидной, и получается диплоидный зародыш.

Как видим, в случае если нам необходимо «вручную» взять яйцеклетки из стволовых клеток, то мы должны в лабораторных условиях перевоплотить стволовую клетку в гоноцит (напомним – первый предшественник яйцеклетки), а позже оказать помощь гоноциту вырасти в оогоний, а оогоний совершить через вышеописанное сложное деление-мейоз.

Пара лет назад Кацухико Хаяси (Katsuhiko Hayashi) и его сотрудники разместили в Science статью, в которой говорили, что им удалось за пять дней довести мышиные стволовые клетки (как эмбриональные, так и неестественные индуцированные) до состояния гоноцита, по окончании чего их пересаживали мышам, в чьих яичниках предшественники половых клеток удачно дозревали до обычных яйцеклеток.

В следующих опытах было решено воссоздать в пробирке уже целый процесс созревания до конца. Сейчас к гоноцитам, созревшим из стволовых клеток, додавали компаньонов – клетки яичника, каковые именно оказывают помощь созреванию яйцеклеток. В присутствии клеток яичника гоноциты становились всё менее похожи на сами себя и всё более – на яйцеклетки.

Неспешно клетки, растущие в лабораторной культуре, формировали что-то похожее на фолликул яичника – пузырёк, образованный запасными клетками яичника и с созревающей яйцеклеткой в. На этом этапе применяли гормональные сигналы: во-первых, подавляли реакцию клеток на эстроген, во-вторых, додавали в питательную среду фолликулостимулирующий гормон и ещё кое-какие протеиновые факторы, управляющие созреванием яйцеклеток.

По сути дела, всё сводилось к тому, дабы оказать помощь клеткам самоорганизоваться в какое-то подобие яичника, для чего и необходимо было в определённые моменты поменять молекулярные сигналы в культуральной среде. Оказалось, что такое подобие яичника в полной мере годится для созревания яйцеклеток – в следствии до зрелого состояния удалось довести практически треть исходных предшественников яйцеклеток.

Авторы работы удостоверились в надежности, как такие неестественные яйцеклетки похожи на естественные, нет ли в них каких-либо недостатков, верно ли у них распределились хромосомы при делении и т. д. С хромосомами выяснилось всё в порядке – в 78 процентов случаев они распределились на протяжении деления так, как нужно. Активность генов у неестественных яйцеклеток также была такой же, как у естественных.

Ну и, наконец, основной тест на функциональность неестественные яйцеклетки также прошли: по окончании того, как их оплодотворяли сперматозоидами, и оказавшиеся эмбрионы пересаживали самкам мышей, у тех рождались в полной мере здоровые мышата. Единственное их отличие от мышат, взятых естественным путём, было в том, что «неестественные» были пара тяжелее; но, в будущем «неестественные» мыши нормально росли и развивались, и к 11 месяцу из них получались взрослые плодовитые животные.

Само собой разумеется, выращенные всецело в пробирке яйцеклетки были менее действенны, чем те, каковые формировались в живом организме: лишь 3,5 процентов неестественных яйцеклеток по окончании оплодотворения дошли, так сообщить, до стадии новорождённого мышонка, в то время как простые яйцеклетки, забранные у мышей для экстракорпорального оплодотворения и позже в оплодотворённом виде возвращённые самкам, доходили до «финиша» в 60 процентов случаев. Но в этом случае серьёзен сам факт, что нет ничего неосуществимого в том, чтобы получить из клеточно-стволового «сырья» в полной мере обычную яйцеклетку, которая позже превратится в здоровый взрослый организм.

Само собой разумеется, при известной доле фантазии возможно представить, как неестественная яйцеклетка оплодотворяется неестественным сперматозоидом (а такие также уже обучились приобретать) и позже растёт в каком-то биотехнологическом аналоге матки. Но в случае если так и будет, то в не весьма близком будущем; пока же посредством данной технологии возможно детально изучать, как по большому счету организм осуществляет контроль созревание яйцеклеток и какие конкретно клеточно-молекулярные недостатки лежат в базе различных вариантов бесплодия.

По данным The Scientist.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Зачем бабочке хвост
• Римская монета пролила свет на массовое убийство в швеции

THE SECRET BEHIND THE DOOR | Hello Neighbor #4

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Биологи превратили клетки кожи мыши в заготовки нейронов

  Американские биологи смогли перевоплотить клетки кожи мыши в «заготовки» нейронов, минуя фазу стволовых клеток, и опубликовали рецепт изготовления таких…

• Искусственные стволовые клетки превратили в кроветворные

  Гемопоэтические клетки костного мозга возможно взять перепрограммированием других типов клеток. Клетки сосудов (зеленые), перевоплощённые…

• Искусственные и эмбриональные стволовые клетки похожи друг на друга

  При однообразном генетическом комплекте отличия между эмбриональными и индуцированными стволовыми клетками выясняются очень малы. Всегда, в то время,…

• Почему искусственные стволовые клетки отличаются от натуральных

  В случае если сравнивать эмбриональные стволовые клетки и их неестественные аналоги, полученные из одного и того же источника, то окажется, что отличия…