«Я сначала не мог поверить своим глазам, когда увидел, как быстро и легко стволовые клетки мышей стали похожими на ооциты после того, как я ввел в них лишь несколько стимуляторов активности генов. Дальнейшие эксперименты, однако, подтвердили, что столь серьезных изменений можно добиться лишь с помощью восьми транскрипционных факторов», – рассказал один из авторов исследования, доцент Университета Кюсю (Япония) Нобухико Хамазаки.
Открытие стволовых клеток и возможности создавать их из «перепрограммированных» взрослых тканей дало ученым надежду на то, что их можно превратить в половые клетки, которые можно имплантировать в организм человека. Это решило бы проблему с бесплодием, которое поражает примерно каждого десятого жителя стран первого мира.
За последние годы молекулярные биологи сделали несколько больших шагов для решения этой проблемы. В частности, семь лет назад японские исследователи создали первые «искусственные» сперматозоиды, а три года назад они превратили перепрограммированные стволовые клетки мышей в яйцеклетки и вырастили из них потомство. В прошлом году ученые впервые вырастили «заготовки» яйцеклеток, которые можно имплантировать самкам животных или женщинам.
Из-за этого ученые задумались, можно ли найти относительно небольшую комбинацию генов, активация которых гарантированно превратила бы стволовые клетки в яйцеклетки или их заготовки, вроде так называемых «факторов Яманаки» – четверки генов, с помощью которых можно получить стволовые клетки из любых тканей тела.
Первое подобное открытие Хамазаки и его коллеги сделали, наблюдая за тем, как меняется активность различных генов по мере превращения клеток фолликул в ооциты – половые клетки с двойным набором хромосом, которые могут образовать полноценные яйцеклетки, в ядре которых находится лишь одна копия генома.
Рукотворная жизнь
В первую очередь биологов интересовали гены, которые отвечают за сборку так называемых факторов транскрипции – белковых молекул, которые могут соединяться с ДНК и подавлять или активировать одиночные гены или их цепочки. Ученые предположили, что процесс превращения «заготовок» половых клеток в ооциты сопровождается включением нескольких участков ДНК, которые руководят производством факторов транскрипции – белков, которые отвечают за эту трансформацию.
Руководствуясь этой идеей, биологи проследили за тем, как включаются гены на разных фазах развития ооцитов. Благодаря этому они выделили 27 участков ДНК и связанных с ними белков, которые предположительно задействованы в этом процессе. После этого Хамазаки и его коллеги попытались выделить самые важные из них, случайно отключая гены, которые руководят производством этих факторов транскрипции.
Оказалось, что такую роль играли всего восемь генов – FIGLA, SOHLH1, LHX8, NOBOX, STAT3, TBPL2, DYNLL1 и SUB1. Определив эти участки ДНК, японские биологи попытались превратить эмбриональные стволовые клетки в ооциты, принудительно активировав эти факторы транскрипции.
К их большому удивлению, всего за пять дней такой простой прием превратил значительную часть стволовых клеток в заготовки яйцеклеток напрямую, минуя все промежуточные фазы их роста. Более того, дальнейшие опыты показали, что чего-то похожего можно было добиться, используя всего четыре гена – NOBOX, FIGLA, TBPL2 и LHX8. Однако эффективность процедуры их трансформации при этом значительно упала.
Добившись подобных успехов, Хамазаки и его коллеги проверили, можно ли превратить рукотворные ооциты в яйцеклетки и оплодотворить их. Дальнейшие опыты показали, что это действительно было так, несмотря на то, что хромосомы «искусственных» ооцитов были организованы не совсем так, как они расположены и устроены в их природных аналогах.
В ближайшее время японские биологи планируют решить эту проблему. Если им это удастся, то из перепрограммированных стволовых клеток можно будет полноценно выращивать яйцеклетки и сперматозоиды. С помощью этого можно решить большинство проблем, связанных с бесплодием и неспособностью значительной части семейных пар зачать ребенка.
Источник: nauka.tass.ru
