Помимо предоставления нового понимания механизмов развития яйцеклеток, исследование может привести к простому способу получения узкоспециализированных веществ, уникальных для ооцитов, для использования в репродуктивной биологии и медицине.
Сохраненные в организме до тех пор, пока они не созреют в яйцеклетки, готовые к оплодотворению, ооциты представляют собой самый первый шаг в создании новой жизни человека.
Ооциты чрезвычайно уникальны из-за их способности производить более двухсот видов высокодифференцированных клеток, необходимых для создания индивидуального человека, и одним из ключей к этой способности является сложная смесь веществ в жидкообразной цитоплазме, заполняющей клетки.
Ооциты и их цитоплазма настолько необычны, что замена ДНК-содержащего ядра ооцита ядром клетки тела – процесс, называемый переносом ядра соматической клетки – может дать новую жизнь, как это было хорошо продемонстрировано с овечкой Долли.
Таким образом, фундаментальное понимание ооцитов и их развития важно как для продвижения репродуктивной медицины, так и для лучшего понимания того, как распространяется жизнь, но знание многих генов, которые регулируют развитие ооцитов, все еще далеко от полноты.
Анализируя развитие ооцитов мышей, исследователи под руководством Кацухико Хаяси, профессора факультета медицинских наук Университета Кюсю, идентифицировали восемь генов белков, запускающих гены, известных как факторы транскрипции, которые не только необходимы для роста ооцитов, но и могут напрямую преобразовывать их. стволовые клетки мыши в ооцитоподобные клетки.
«Первоначально я совершенно не верил, что мышиные стволовые клетки так быстро и легко принимают форму ооцитов на основе введения всего лишь нескольких факторов, но повторные эксперименты подтвердили, что это правда», – говорит Нобухико Хамазаки, первый автор исследования, сообщившего о результаты и доцент Университета Кюсю на момент исследования. "Было удивительно обнаружить, что восемь факторов транскрипции могут привести к таким большим изменениям."
Работая в сотрудничестве с исследователями из RIKEN, группа Хаяши обнаружила, что как эмбриональные стволовые клетки мыши, так и индуцированные плюрипотентные стволовые (iPS) клетки, которые могут быть созданы из клеток взрослого организма, последовательно превращаются в ооцитоподобные клетки, когда их заставляют производить набор. из восьми факторов транскрипции, причем в некоторых случаях достаточно только четырех факторов, хотя и с худшей воспроизводимостью.
«То, что стволовые клетки могут быть напрямую преобразованы в клетки, подобные ооцитам, без соблюдения той же последовательности шагов, которые происходят естественным образом, – примечательно», – говорит Хаяши.
При выращивании в присутствии других клеток, обычно обнаруживаемых вокруг ооцитов, у ооцитоподобных клеток развивались структуры, похожие на зрелые яйцеклетки, но с аномальной структурой хромосом.
Несмотря на это, зрелые ооцитоподобные клетки можно оплодотворять in vitro и демонстрировать раннее развитие, а некоторые даже переходят на стадию восьми клеток.
Хотя модифицированные ядра ооцитоподобных клеток могут оказаться непригодными для использования в долгосрочной перспективе, это не проблема для приложений, требующих в основном цитоплазмы ооцита, например, для исследований репродуктивной биологии и таких методов лечения, как митохондриальная заместительная терапия, в которой части ооциты заменяются, чтобы предотвратить передачу от матери своим детям заболеваний, связанных с митохондриями.
«Цитоплазма ооцитов является бесценным ресурсом в репродуктивной биологии и медицине, и этот метод может предоставить новый инструмент для получения больших ее количеств без каких-либо инвазивных процедур», – комментирует Хаяши. «Хотя для людей процессы могут быть намного сложнее, эти первые результаты на мышах очень многообещающие."