Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • iHerb
  • Biohacking
  • M-Health

Мама из пробирки

Как искусственные фолликулы и яйцеклетки помогут носорогам и нам

Полина Лосева, N+1

Выращивать искусственные эмбрионы человека, кроме как в рамках эксперимента, запрещено. Но что насчет половых клеток? Японские ученые начали с мышей: они собрали из стволовых клеток кусок мышиного яичника, вырастили в нем яйцеклетки, оплодотворили их – и получили в итоге здоровых мышат. Статья Yoshino et al. Generation of ovarian follicles from mouse pluripotent stem cells опубликована в журнале Science

Редактор N+1 размышляет о том, какие сюжеты из мира репродуктивных технологий могут получить новый импульс, если успех японцев с мышами продолжится носорогами и людьми.

oocytes1.jpg

Четырехнедельные мышата, родившиеся в результате эксперимента. Рисунки из статьи в Science.

Клонировать людей не только незаконно, но и технически сложно. Зародыши плохо растут без мамы – а точнее, без матки и внезародышевых тканей, которыми эмбрион к ней крепится. В одиночестве эмбриональные ткани не могут договориться о том, где отращивать голову, а где – хвост. Чтобы сориентироваться в пространстве, им нужно «почувствовать» мать.

Запрет на создание клонов, однако, не распространяется на зародышей в пробирке – если они предназначены для экспериментов. Для этого нужна не только биологическая мать (точнее, ее матка), но и генетическая мать – донор яйцеклетки. И ее, как оказалось, тоже непросто вырастить in vitro. Как и зародыш, она не развивается в одиночестве – ей нужен фолликул: группа поддержки из неполовых клеток яичника. Фолликул не только снабжает ооцит (будущую яйцеклетку) пищей и защищает от внешних опасностей, но и сигнализирует о том, когда нужно начинать созревание и готовиться к оплодотворению.

oocytes2.jpg

Фолликулы, полученные из стволовых клеток.

Выращивать ооциты из стволовых клеток начали еще в 2000-х. А вот с фолликулярными клетками, без которых из ооцита яйцеклетка не вырастет, не задалось: их всегда проще было получить из настоящих яичников, мышиных или человеческих. Потом из донорских клеток лепили искусственные фолликулы, которые поддерживали превращение ооцита в яйцеклетку. Но в клинической практике такую технологию использовать не получится: каждый раз, когда врачи решали бы помочь какой-нибудь бесплодной женщине зачать ребенка, им пришлось бы забирать часть яичника у другой женщины (и заодно следить, чтобы вместе с ней не забрать еще и яйцеклетки). Эту проблему, собственно, и решили только что ученые из Японии. Они взяли эмбриональные стволовые клетки мыши, вырастили из них ооциты и фолликулярные клетки по отдельности, а затем собрали из получившихся клеток полноценные фолликулы, в которых созрели настоящие яйцеклетки.

oocytes3.jpg

Схема эксперимента.

Это означает, что для создания искусственного яичника больше не нужен донор: можно просто взять у женщины любые клетки, репрограммировать их в стволовые, а затем сделать из них инкубатор для яйцеклеток. А теперь давайте смотреть, где это может нам пригодиться.

Спасем северного белого носорога

Северных белых носорогов на Земле осталось только два – самка Наджин и ее дочь Фату. Последний самец, который мог бы обеспечить им потомство, умер в 2014 году, оставив в наследство ученым замороженную сперму не самого лучшего качества. Оплодотворить этой спермой Наджин и Фату невозможно – обе самки уже слишком стары и потому бесплодны. Вся надежда на оставшиеся в их яичниках ооциты и самок из соседнего вида – тоже белых носорогов, но южных.

План по спасению носорогов выглядит так: стимулировать яичники Наджин и Фату, чтобы те дорастили и исторгли из себя последние яйцеклетки. Оплодотворить их in vitro размороженными сперматозоидами. Полученные эмбрионы подсадить суррогатным матерям, южным носорожихам – их уже тренируют вынашивать детенышей, зачатых «в пробирке».

Попыток у зоологов осталось совсем немного. Из остатков спермы и добытых яйцеклеток пока удалось соорудить только три жизнеспособных на вид эмбриона. Родятся ли из них новые носороги – неизвестно. Получится ли «выжать» из северных белых носорожих дополнительный запас ооцитов, не навредив их здоровью – непонятно. Так что и предсказать, сколько у нас времени осталось, – невозможно. Было бы гораздо проще, если бы яйцеклетки носорогов можно было произвести в лаборатории. Можно было бы забрать у Наджин и Фату образцы любой другой ткани – например, нацедить из крови или жира – превратить их в стволовые клетки и собрать инкубатор для яйцеклеток северного южного носорога. Тогда попыток у нас станет больше на порядок как минимум – и у ученых, которые пытаются срочно родить потомков Наджин и Фату, перестанут потеть ладони.

Пополним запас яйцеклеток

У людей, как и у северных носорогов, ооциты в дефиците – их резерв в яичнике ограничен еще с рождения. И дальше становится только меньше: часть ооцитов теряется в ходе овуляций, часть обзаводится хромосомными аномалиями, а некоторые просто гибнут под грузом мутаций. Истощение резерва приводит к тому, что женщина становится бесплодной – не потому, что физиологически не способна выносить и родить, а потому, что у нее не осталось здоровых яйцеклеток.

Эмбриологи пробуют разные способы пополнить этот запас. Одни пытаются остановить мутагенез в развивающихся ооцитах, чтобы те реже гибли и чаще доживали до зрелости. А другие в это время ищут в яичниках стволовые клетки-предшественники ооцитов. Если найдут, то окажется, что наши представления о конечности яйцеклеток неверны – а еще, что можно эти клетки-предшественники добывать (или как-то размножать внутри яичника).

Причем в некоторых работах их будто бы удавалось обнаружить. Но когда сразу несколько групп ученых перебрали человеческий яичник по клеткам, ничего стволового в нем не нашли. И вопрос о том, возможно ли нарастить запас яйцеклеток в организме, остался открытым.

Если для людей, как и для мышей, удастся вырастить искусственный фолликул, все эти поиски «грааля ооцитов» станут совершенно не нужны. А те, кто сейчас ими занимается, будут вынуждены переключиться на что-то более практичное – потому что даже если клетки-предшественники ооцитов и скрыты где-то в глубине яичников, размножать яйцеклетки in vitro проще, чем «будить» их внутри женского организма.

Дадим шанс онкобольным

Некоторые женщины рискуют стать бесплодными очень рано, невзирая на свои запасы ооцитов – когда им предстоит пройти курс химиотерапии. А если эта терапия связана с опухолью в половой системе, то перед врачами встает непростая задача: нужно каким-то образом сберечь ооциты пациентки, чтобы дать ей возможность забеременеть после того, как она вылечится. При этом добыть их обычным образом – «накачать» женщину гормонами, заставить созреть сразу несколько ооцитов и вызвать суперовуляцию – слишком рискованно, потому что гормоны могут подстегнуть рост опухолевых клеток.

Не так давно эмбриологи придумали хитрый способ с этим справиться: вырезали у пациентки участок яичника с ооцитами и дорастили их in vitro, поливая гормонами и сывороткой крови самой женщины. Можно было бы после этого вернуть их в яичник – как только закончится химиотерапия и наступит ремиссия – но пациентка на такое не согласилась. Поэтому созревшие яйцеклетки заморозили, а пять лет спустя, когда женщина отчаялась забеременеть естественным путем, их разморозили и использовали для ЭКО.

Но и этот метод не лишен рисков. На каждом из этапов процедуры часть яйцеклеток может погибнуть, и чем больше ступеней на пути от незрелого ооцита к ЭКО – тем выше шанс, что здоровых яйцеклеток не останется. Всего этого можно было бы избежать, если бы мы умели выращивать фолликулы в пробирке. Берем у пациентки образец другой ткани, которая не так страдает от терапии – и собираем фолликулы по запросу.

Отредактируем человека (и никого не обидим)

Есть несколько способов вылечить ребенка от наследственной болезни до того, как она разовьется. Это, например, генетическое редактирование во время оплодотворения – но мировое научное сообщество эту идею пока не одобряет. Или митохондриальный перенос – если болезнь вызвана мутацией в материнских митохондриях, их можно заменить на донорские. Этот метод тоже вызывает споры, но в некоторых странах «детей от трех родителей» давно рожают.

Проблема с этими технологиями состоит в том, что они предполагают прямое вмешательство в геном будущего человека. Когда мы лечим еще не возникшую болезнь у еще не родившегося ребенка, мы «исправляем» его природу без его разрешения. С «детьми от трех родителей» все относительно просто: мы не лезем руками в ядерный геном, а только меняем неисправную митохонодрию на донорскую. Но вот когда речь заходит о перекраивании ДНК, последствия могут быть гораздо более серьезными. А чтобы их оценить, нам нужны эксперименты – и для этого рано или поздно придется выращивать «тестовых» зародышей и проверять, как они развиваются. До недавнего времени все такие «тесты» были ограничены 14-м днем развития, и этого периода не хватало, чтобы оценить жизнеспособность зародыша.

Возможно, некоторых этических споров удалось бы избежать, если редактировать гены и митохондрии не в зародыше, а в яйцеклетке. При этом можно было бы утверждать, что мы лечим не эмбрион, а отдельную клетку – и болезнь в ней уже присутствует в виде генетической мутации.

Недавно обновленные международные рекомендации не запрещают генетически модифицировать половые клетки человека. Правда, получать из них эмбрионы, которые потом перенесут в матку женщины, научное сообщество пока не рекомендует – но допускает, что однажды мы этим займемся.

Подберем ребенка

Еще до того, как появились сообщения о первых генетически отредактированных детях, в научном сообществе шли разговоры о том, как можно было бы в принципе «усовершенствовать» человека. Но делать это достаточно надежно и точно, чтобы всерьез замахнуться на «доработку» генома, никто пока не умеет (или не говорит об этом публично). Зато мы уже умеем выбирать, какому эмбриону стать ребенком – с помощью преимплантационной генетической диагностики.

Не все черты, которые кто-то, возможно, хотел бы увидеть в своих детях, легко оценить по последовательности генов – предсказать даже простые признаки, вроде роста, с точностью невозможно. Кроме того, в некоторых странах отбирать эмбрионы по признакам, не связанным с наследственными болезнями, запрещено. Но где-то этого запрета нет – и время от времени появляются компании, которые обещают дать подробное описание вашего будущего ребенка по геному эмбриона, чтобы вы могли выбрать, кого рожать.

Впрочем, даже отсутствие этого запрета не означает, что все родители ринутся выбирать себе детей «получше». Поскольку такая диагностика работает только в связке с ЭКО, ради нее матерям придется пройти весь положенный цикл: гормональная терапия, созревание, суперовуляция, операция по извлечению яйцеклеток. Эти процедуры могут быть довольно болезненными и несут определенные риски для организма женщины – например, высокие дозы гормонов могут быть чреваты развитием опухолей.

Это неудобство, однако, перестанет быть препятствием, если мы научимся выращивать яйцеклетки из стволовых клеток. Более того, число вариантов, из которого родители смогут выбирать, станет потенциально бесконечным (хотя останется, конечно, в пределах «возможностей» родительского генома) – вопрос будет лишь в том, как долго вы готовы платить за новые попытки. Но технологии, как известно, имеют тенденцию со временем дешеветь.

 Но не прямо сейчас

Скептики, конечно, не спешат проецировать результаты, полученные на мышах, на людей и тем более носорогов. Все-таки человек (и его ооциты заодно) развивается куда дольше, чем мышь, а его фолликулярные клетки могут оказаться более капризными в культуре.

Кроме того, прежде чем применять этот метод на людях, его разработчикам предстоит долго и тщательно доказывать, что яйцеклетки получаются полностью «идентичные натуральным», особенно в том, что касается генов. Например, нужно будет проверить, что клетки, которые берут у взрослой женщины, полностью репрограммируются – и ДНК получившейся яйцеклетки не несет эпигенетических маркеров, характерных для жира или крови.

А еще нужно будет убедиться в том, что полученные яйцеклетки аккуратно преодолевают этап деления и подходят к оплодотворению с полноценным набором хромосом. С этим японские ученые в своем эксперименте уже справились: мышата, которые получились в их лаборатории, вполне здоровы и плодовиты, никаких генетических аномалий им не досталось. Может, стоит поторопиться, хотя бы ради носорогов?

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

экстракорпоральное оплодотворение клонирование животных Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Третьим будет

Европейским ученым удалось получить еще один жизнеспособный эмбрион северного белого носорога.

читать

Без донорских яйцеклеток

Международной группе ученых и специалистов по охране природы удалось получить два эмбриона исчезающего северного белого носорога.

читать

BioRescue начинает работу

Немецкие ученые из Ассоциации Лейбница проведут операцию по пересадке эмбрионов вымирающего вида носорога.

читать

Эмбрионы носорогов

С помощью искусственного оплодотворения удалось получить эмбрионы практически вымершего подвида северных белых носорогов.

читать

Возродить носорога

На сегодняшний день в живых осталось только две самки северного белого носорога, поэтому надежд на естественное выживание вида не осталось.

читать