Расти, яйцеклетка, большая и маленькая

Группа японских ученых заявила об успешном завершении эксперимента по выращиванию в клеточной культуре функциональных яйцеклеток мыши. Из них выросли здоровые и способные к размножению детеныши. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature.

Яйцеклетки — единственный тип клеток, обладающих свойством тотипотентности, то есть способных делиться и развиваться в любой другой тип клеток. Однако точный механизм этого процесса долгое время не был установлен.

Ранее ученые заявляли о создании клеточной культуры, в которой удалось добиться того, чтобы индуцированные плюрипотентные стволовые клетки развились в клетки, подобные примордиальным зародышевым клеткам (PGC-like cells, образуются на ранних стадиях развития эмбриона, могут развиваться как в женские, так и в мужские половы клетки), которые, в свою очередь, могли становиться яйцеклетами. Однако разработанная тогда система покрывает лишь небольшой период эмбриогенеза, занимающий in vivo 4-5 дней — от бластоцисты до примордиальных зародышевых клеток. Таким образом, оставался длительный период (возможно, более месяца), который необходимо было реконструировать, чтобы получить зрелую яйцеклетку in vitro.

Кацухико Хаяси из Университета Кюсю и его коллеги поставили себе цель воспроизвести полный цикл развития яйцеклеток с использованием плюрипотентных стволовых клеток. Для того чтобы провести in vitro полный процесс оогенеза, необходимо провести три стадии: дифференциации, роста и созревания.

Ученые вырастили зрелые яйцеклетки в культуре из эмбриональных стволовых клеток и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, полученных как из эмбрионов, так и из клеток взрослых животных. Выращенные таким образом яйцеклетки были оплодотворены in vitro, а развившиеся из них эмбрионы пересажены взрослой мыши.

Одним из самых строгих критериев оценки предложенной системы послужил ответ на вопрос, смогут ли выращенные яйцеклетки развиться в зародыш. Чтобы проверить это, клетки подвергли оплодотворению in vitro. 11 из 316 двухклеточных эмбрионов (3,5%), пересаженных женским особям, успешно развились в жизнеспособные организмы. Их развитие было замедлено на некоторых стадиях, в том числе на стадии дробления, а также на ранней и поздней стадиях созревания плода. Причина задержки развития, по мнению исследователей, может заключаться в анеуплоидии (нарушении числа хромосом) или нарушения экспрессии генов. Однако успешное выведение потомства показало, что клеточная культура удовлетворяет требованиям, необходимым для выращивания функциональных яйцеклеток. Как женские, так и мужские особи из этого потомства оказались способны к размножению и оставались живы на протяжении как минимум 11 месяцев без признаков каких-либо отклонений.

Чтобы подтвердить полученные результаты, авторы исследования провели еще пять похожих экспериментов, используя индуцированные плюрипотентные стволовые клетки эмбрионов и десятинедельных мышей, а также бластулы, полученные в результате первого эксперимента. В итоге все детеныши развивались нормально.

Как полагают ученые, проведенное исследование поможет им лучше понять молекулярные механизмы, обеспечивающие тотипотентность, и позволит производить яйцеклетки других млекопитающих в культуре.