Впервые удалось оплодотворить яйцеклетки из человеческой кожи
Человеческие эмбрионы были выращены из яйцеклеток, в которые поместили ДНК взрослых клеток кожи — достижение, которое ранее было осуществлено на мышах. В будущем это может стать способом для однополых пар или женщин с проблемами фертильности иметь детей, биологически связанных с обоими родителями.
Ученые уже умеют воспроизводить животных путем клонирования. Это включает замену ядра яйцеклетки с генетическим материалом на ядро соматической клетки — например, клетки кожи. Клонирование человека запрещено; кроме того, многие пары хотят детей с генами обоих родителей, для чего необходимы сперматозоид и яйцеклетка, говорит профессор Шухрат Миталипов из Орегонского университета здоровья и науки.
Обойти это сложно, потому что яйцеклетки и сперматозоиды являются гаплоидными, то есть несут только один набор хромосом вместо обычных двух. Задача, таким образом, заключается в уменьшении наполовину полного набора хромосом, присутствующего в клетках, подобных клеткам кожи, — после отбора здоровой комбинации исходных генов, как это обычно происходит в природе.
Девочки развивают все свои яйцеклетки еще в утробе, где клетки-предшественники яйцеклеток, изначально содержащие 46 хромосом, проходят сложный процесс дублирования, смешивания и разделения, чтобы сократить набор хромосом до 23.
Почему бы не повторить этот процесс в лаборатории, подумал Миталипов — и провел ряд успешных экспериментов на мышах, используя естественные химические процессы, сопутствующие делению яйцеклеток до и во время оплодотворения. Теперь этот подход проверили в пилотном исследовании на людях, с результатами которого можно ознакомиться на страницах Nature Communications.
Сначала удалили ядра из сотен яйцеклеток, пожертвованных здоровыми женщинами. Развитие этих гамет остановили аккурат в фазе деления хромосом. Затем в них пересадили ядра фибробластов — клеток кожи, полученных от здоровой женщины-добровольца. На снимках, сделанных под микроскопом, видно, как хромосомы выстраиваются на веретенах — клеточных каркасах для их разделения.
Эти гибридные ооциты оплодотворили спермой здорового донора. По сути, был реализован подход, аналогичный используемому для зачатия детей с использованием митохондриальной ДНК третьего родителя.
В естественных условиях эта инъекция запускает процесс завершения отбора хромосом в яйцеклетке и устранения дубликатов для подготовки к получению новой ДНК от сперматозоида. Но в ооцитах из кожи процесс застопорился: хромосомы выстроились, но так и не завершили разделение. Поэтому исследователи повторили попытку с новой партией оплодотворенных яйцеклеток, используя на этот раз электрические импульсы, помогающие кальцию проникнуть в яйцеклетку — это имитирует естественный сигнал, срабатывающий при контакте сперматозоида с внешней оболочкой яйцеклетки. Ооциты были инкубированы с препаратом, который выводит их из неактивного состояния, в котором они обычно пребывают до оплодотворения.
В ходе серии опытов исследователям наконец удалось получить яйцеклетки, которые уменьшили количество хромосом вдвое, устранив лишние. К концу эксперимента 9% оплодотворенных яйцеклеток превратились в бластоцисты — шарик клеток, который формируется примерно через пять или шесть дней после оплодотворения и который обычно переносят в матку при ЭКО. Экспериментаторы не пытались осуществить такой перенос или поддерживать жизнь бластоцист дольше шести дней.
Авторы признают свой эксперимент успешным как доказательство жизнеспособности концепции — и не более: образовавшийся набор хромосом оказался особенно склонным к дефектам.
«Я считаю, что этот подход в настоящее время слишком незрел, чтобы рассматриваться для клинического применения», — прокомментировал профессор Митинори Сайтоу из Киотского университета.
Метод «очень сложный и хорошо организованный», но «слишком неэффективный и рискованный для немедленного клинического применения», согласился профессор Кацухико Хаяши из Осакского университета.
Тем не менее, ученые совершили «значительный прорыв в уменьшении человеческого генома вдвое», добавил он. «Это достижение станет основой для новых технологий», — уверен Хаяши.
Миталипов согласился с критикой. По его словам, команда работает над решением проблемы дефектов.
«Суть в том, что мы уже прошли полпути, но пока не достигли желаемого результата», — подытожил он.
Стало известно, когда научатся лабораторному выращиванию искусственных сперматозоидов и яйцеклеток
Названы сроки появления первых детей «из пробирки»
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram