Британские и израильские исследователи смогли получить в лабораторных условиях предшественников человеческих яйцеклеток и сперматозоидов, пользуясь при этом клетками кожи, которые они репрограммировали в стволовое состояние. Разработка эта является очередным шагом в направлении излечения бесплодия, невзирая на то, что итоги их могут привести к серьезным законодательным проблемам и противоречиям.

Во время эксперимента ученые сумели на человеческих клетках воспроизвести процедуру, которую ранее разработали на клетках мышей. Во время нее ИПСК, или индуцированные стволовые плюрипотентные клетки, были предварительно репрограммированы в клеточное стволовое состояние. Они были способны дифференцироваться практически во всякий клеточный тип. Их применяли для получения яйцеклеток со сперматозоидами, которые затем можно подвергать операции искусственного оплодотворения в целях рождения ребенка.

Еще в 2012-м году Митинори Саиту, сотрудник японского Университета Киото и специалист в сфере стволовых клеток, создал вместе с коллегам первые искусственные половые примордиальные клетки, являющиеся предшественниками человеческих половых клеток. Эти специфические клетки возникают на стадии эмбрионального развития. Именно они и дают старт яйцеклеткам или сперматозоидам. Саиту сделал их «в пробирке», пользуясь клетками кожи, которые репрограммировал при помощи технологии ИПСК в состояние, подобное эмбриональному. Исследователи сумели добиться аналогичных результатов, пользуясь эмбриональными стволовыми клетками, или ЭСК.

Клетки, которые получил Саиту, оказались неспособными к делению далее стадии предшественников. Невзирая на это, он выявил, что, если поместить клетки-предшественницы в мышиные семенники, это поспособствует формированию из них сперматозоидов. Помещение же их в яичники приведет к развитию функциональных яйцеклеток. Оба созданные типа половых клеток вполне реально применять для процедуры ЭКО, или экстракорпорального оплодотворения.

Попытки получить подобные функциональные человеческие гаметы привели к созданию подобных ППК клеток. Их эффективность, или уровень создания половых клеток из стволовых, оказалась довольно низкой. Это и явилось препятствием к дальнейшему развитию исследований. Более того, предыдущий подход предполагал внедрение генов, в связи с чем применение клеток в клиниках становилось невозможным.

Теперь же группа, которой руководили Азим Сурани из Великобритании, Университета Кембриджа, и Джакоба Ханна из Израиля, Института Наук Вейцмана, смогли воспроизвести на человеческих клетках «первую половину» (invitro) эксперимента Саиту.

Эффективность – на высоте

Ключом к успеху исследователей стало выявление корректной стартовой точки. Ведущей проблемой в повторении успеха с человеческими клетками были немалые различия между мышиными и человеческими ЭСК. Клетки грызунов достаточно «наивны»: перенаправить их на желаемый путь дифференцировки очень легко. Человеческие же клетки более «подготовлены» и в меньшей степени адаптируемы.

Ханна все же смог понять, что преодолеть данные различия вполне реально, просто «подкорректировав» клетки. Об этом он и его коллеги рассказали в публикации от 2013-го года. Ученые создали методику преобразования человеческих ЭСК в наивные, как у грызунов. Ученый говорит, что, используя данные клетки с протоколом Саиту, они сразу же получили высокоэффективные ППК.

Ханна и Сурани в сотрудничестве применяли женские и мужские ИПСК и ЭСК, чтобы получить клетки, являющиеся предшественницами гамет, с эффективностью от 25 до 40 процентов.

Амандер Кларк, эксперт из Калифорнийского Университета по биологии репродукции, отмечает, что особенно любопытен тот факт, что лаборатории Ханна и Сурани отыскали методику генерации половых прогениторных клеток с максимальной эффективностью.

У полученных ими клеток есть огромное количество меток ППК. Например, у них схожи эпигенетические паттерны. Эти химические хромосомные модификации влияют на экспрессию генов. Группа исследователей сопоставила белковые маркеры искусственных и естественных половых примордиальных клеток (полученных из абортивных плодов). Было выявлено значительное их сходство.

Как говорит Саиту, они предпримут дополнительные попытки к пониманию и контролю процесса получения клеток. Например, вполне вероятно, что в человеческих клетках ключевым является белок SOX17, в то время, как у мышек – белок Sox2.

Очередным этапом работы на грызунах оказалось внедрение в яичники или семенники животных искусственных ППК, чтобы развить их в половые функциональные клетки.

Правда, Ханна отмечает, что ни он, ни его коллеги пока не готовы к таким экспериментам на людях. Прочие ученые согласны, что для внедрения в человечески организм искусственных ППК слишком многое пока неизвестно.

Как полагает Ханна, исследователи думают и о возможности инъецировать искусственные человеческие ППК в яичники или семенники мышей или прочих животных. Вероятно, они попробуют поэкспериментировать и на приматах. По мнению ученого, продолжение экспериментов Саиту и иных коллег над завершением процедуры развития мышиных яйцеклеток и сперматозоидов в культуре способен сформировать подход, подкорректировать который можно будет и для людей.

Ханна говорит, что пока размышляет на эту тему. Он хочет посмотреть на реакцию научного сообщества после публикации материалов.

Кларк полагает, что требуется законодательство, которое касается экспериментов с клетками человека, чтобы продвигать технологию в клиники и дать некую возможность восстановить фертильность части стерильных женщин и мужчин. Скажем, в США на законодательном уровне запрещено федеральное финансирование проектов, создающих в целях проведения исследований человеческих эмбрионов. А ведь именно это может потребоваться для тестирования новой методики. Ограничения, по мнению Кларка, требуется сдвинуть, заменив универсальным руководством по этичности и безопасности исследований.

Можно надеяться, что когда-либо из клеток кожи стерильной женщины можно будет получить яйцеклетки, а также аналогичным способом получить сперматозоиды из организма стерильного мужчины.

Мечты о выращивании яйцеклеток и сперматозоидов за пределами тела человека пока остаются лишь мечтами. Хотя в работе с грызунами прогресс более значительный, нежели с людьми, даже с мышами повторять достигнутые ранее успехи ученым невероятно трудно.

Суть исследований заключается в том, чтобы некогда применять эту методику для людей, не способных иных путем иметь детей. Речь идет об извлечении из их организма клеток, получении из них при помощи терапевтического клонирования стволовых клеток и формировании затем яйцеклеток или сперматозоидов.

Возможность получения яйцеклетки лабораторным методом могла бы решить и иную значительную проблему, появляющуюся при применении терапевтического клонирования. Мы говорим о невероятной потребности в яйцеклетках.

Американские исследователи еще в 2003-ем году получили из мышиных стволовых клеток подобие яйцеклеток. А японские ученые получили клетки спермоподобные. Для этого им не нужны были какие-либо особенные ухищрения. Стволовые клетки можно было легко дифференцировать в разные виды клеток. Некоторые из них развились и в зародышевые гаметы.

Тогда же руководимая Джорджем Дэйли группа ученых в Бостонской Гарвардской медицинской школе (США) предприняла попытки к введению полученных из стволовых клеток зародышевых клеток в рядовую яйцеклетку мыши. Они смотрели, смогут ли ее оплодотворить. До двуклеточной стадии смогла дойти половина полученных эмбрионов, а до зародышевого пузыря – пятая их часть.

Правда за два года по итогам пересадки самке мыши данного зародышевого пузыря беременность ни разу не развивалась. Сообщил об этом Пол Леру, один из членов данной группы.

Австралийская же группа Орли Лачам-Каплана из университета Монаш на конференции рассказала, что сначала они предприняли попытки к получению яйцеклетки мыши тем же методом, безуспешно применяемым командой Леру в 2003-ем году. Австралийцы смогли преуспеть при помощи полученных от грызуна препубертатного возраста образцов. Лачам-Каплан заверяет, что они пытаются воспроизводить и естественные факторы роста.

Вполне вероятно, что в скором времени попытки получения яйцеклеток и сперматозоидов окажутся в области исключительно академического интереса. Ведь множество препятствий пока еще не преодолели.

не касается это лишь столь оригинальных личностей мира науки, как Северино Антинор. Этот противоречивый персонаж занимается проблематикой оплодотворения и сейчас перебрался в Москву, где его деятельность не находится под запретом. Он уже сообщил журналистам, что именно здесь смог помочь троим мужчинам, не способным к производству сперматозоидов. Он взял из донорских клеток стволовые клетки и затем ввел их пациентам в яичники.

Если это и так, то процедура эта очень опасна стволовые клетки у мышей вызывают тератому, злокачественную опухоль. Как утверждает Антинори, признаков рака биопсия не выявила. Зато некие участки яичек смогли регенерировать, хотя сперма ни у одного из мужчин образовываться не начала. По его словам, далее он планирует получать зародышевые клетки методом Дэйли и Афлатуняна, вводя их вместо стволовых клеток в яички.