Достаточно восьми генов
Биологи определили гены, включение которых превращает стволовые клетки в яйцеклетки
Молекулярные биологи выделили восемь генов, принудительное включение которых может превратить стволовые клетки в полноценные яйцеклетки, пригодные для продолжения рода. Результаты их исследования опубликовал научный журнал Nature (Hamazaki et al., Reconstitution of the oocyte transcriptional network with transcription factors).
«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.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru