Исследователи сделали женские половые клетки (яйцеклетки) из клеток мышей-самцов и оплодотворили их. После этого эмбрионы подсадили в живот самок. Часть из них дала здоровое, плодовитое потомство.
О достижении было объявлено на Третьем международном саммите по редактированию генома человека в Лондоне. Результаты ещё не опубликованы в виде статьи, но они впечатляют.
Сразу оговоримся, что до применения такой технологии для людей ещё очень далеко. Однако метод потенциально открывает возможность лечения некоторых причин бесплодия или даже позволит использовать эмбрионы от одного родителя.
Исследователи работали в течение многих лет, чтобы добиться этого результата.
Предыстория
В 2018 году одна команда учёных сообщила об использовании эмбриональных стволовых клеток, полученных из спермы или яйцеклеток, для создания детёнышей либо от двух отцов, либо от двух матерей.
Мышата от двух матерей дожили до зрелого возраста и были плодовиты. Но те, у кого было два отца, прожили всего несколько дней.
В 2020 году другая группа биологов описала необходимые генетические изменения, которые помогают преобразовать клетки взрослого организма в яйцеклетки в лабораторной чашке Петри.
В 2021 году те же исследователи показали, что они могут сымитировать среду яичников мыши для последующего выращивания яйцеклеток, дающих здоровое потомство.
Эксперимент
Имея на руках все эти инструменты, учёные приступили к созданию яйцеклеток с использованием клеток, взятых у взрослых самцов мышей.
Они "перепрограммировали" их для создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Такие клетки хороши тем, что из них можно создать любую нужную клетку организма. В данном случае клетки взрослых самцов превратили в половые клетки самок.
Команда выращивала эти клетки в лабораторных условиях, пока некоторые из них спонтанно не потеряли свои "мужские" Y-хромосомы.
Затем они обработали клетки веществом, которое может вызвать ошибки в распределении хромосом во время деления клеток. В полученной популяции "поломанных" клеток они затем искали те, что содержали две копии Х-хромосомы.
На следующем этапе индуцированным плюрипотентным стволовым клеткам отправили генетические сигналы, необходимые для их преобразования в незрелые яйцеклетки.
И, наконец, учёные оплодотворили яйцеклетки сперматозоидами, а полученные эмбрионы подсадили в матку самки мыши.
Впрочем, на этом сложности не закончились. Выживаемость была низкой. Из 630 перенесённых в утробу мышей эмбрионов, то есть фактически из 630 беременностей лишь 7 закончились удачно и привели к рождению детёнышей.
Зато уж эти мышата росли нормально и были плодовиты во взрослом возрасте, рассказали учёные на встрече.
Это лишь начало пути
Техника далека от любого медицинского применения.
Ведь существуют значительные различия между мышью и человеком. Даже несмотря на то, что это животное часто используется как модель человека в научных исследованиях.
Существующие различия часто усложняют попытки перенести открытия в области репродуктивной биологии и биологии стволовых клеток из лабораторий в клинику.
Сейчас команде учёных нужно будет тщательно охарактеризовать потомство из эксперимента, чтобы найти любые отличия от мышат, выведенных с использованием обычных природных методов.
Будущие исследования
Также биологи хотят изучить эпигенетические надстройки ДНК, которые могут влиять на активность генов в яйцеклетках, полученных из мужских клеток.
Эпигенетика, напомним, может сильно влиять на жизнь организма, уже после того как он пройдёт стадию эмбриона, когда ведущая роль отдана ДНК.
Ещё одна проблема заключается в том, что для выполнения той же техники с человеческими клетками исследователям может потребоваться выращивать яйцеклетки в лаборатории дольше, чем это было необходимо для клеток мыши. Но, если период "выращивания" удлиняется, могут накапливаться как генетические, так и эпигенетические аномалии.
Кроме того, чтобы этот метод использовался людьми, его нужно сделать более эффективным и практичным, увеличив долю эмбрионов, превращающихся в потомство. Маловероятно, что кто-то захочет нанимать сотни суррогатных матерей для появления на свет нескольких детей.
Зато такой подход потенциально поможет при некоторых формах бесплодия, вызванных проблемами с хромосомами. Например, при синдроме Тёрнера у женщин отсутствует часть или все Х-хромосомы. И в этом случае Х-хромосомы мужчины могут спасти ситуацию (в мужских клетках одна Y-хромосома и одна Х-хромосома).
Также в далёком будущем результаты этого исследования могли бы помочь парам из двух мужчин родить своих собственных биологических детей (с помощью суррогатных матерей).
Впрочем, до этого технология будет не просто дорабатываться, но и обсуждаться обществом. И лишь широкая общественная дискуссия по вопросам этичности таких экспериментов может решить, какими будут последствия и применения данного достижения учёных.
"Я не знаю, действительно ли такого рода технологии можно будет адаптировать к человеческому обществу", – заявил ключевой разработчик этого метода Кацухико Хаяси, ныне работающий в Университете Осаки в Японии.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
