5 октября 2018

Еще один шаг к достижению гаметогенеза человеческих клеток in vitro

Используя искуственный яичник, японские ученые смогли превратить человеческие индуцированные плюрипотентные стволовые клетки в оогонии – предшественники женских половых клеток

Технологии современной репродуктивной медицины позволяют на данный момент получать из плюрипотентных стволовых клеток (human pluripotent stem cells, hPSCs) клетки, подобные первичным зародышевым клеткам (primordial germ cell-like cells, hPGCLCs). Ко второй неделе развития эмбриона начинают формироваться первичные зародышевые клетки (второе название – примордиальные зародышевые клетки), которые в ходе дальнейшей дифференциации дают начало мужским и женским половым клеткам. Однако в условиях in vitro добиться дальнейшей дифференциации hPGCLCs в зрелые зародышевые клетки ученым до сих пор не удавалось.

В новой работе исследователи из университета Киото под руководством Митинори Саиту смогли достичь дифференциации hPGCLCs в оогонии. Оогонии являются следующей стадией развития первичных половых клеток и представляют собой незрелые половые клетки с двойным набором хромосом, способные к делению митозом. После приобретения соответствующих эпигенетических изменений оогонии вступают в мейоз и становятся ооцитами.

В текущем эксперименте для создания необходимого микроокружения in vitro, максимально приближенного к естественным условиям, культивирование hPGCLCs проводили в так называемых «реконструированных» яичниках ксеногенной этиологии – xrOvaries (xenogenic reconstituted ovaries). XrOvaries получали из яичников мышиных эмбрионов, предварительно удалив из них первичные зародышевые клетки (их место заняли hPGCLCs при последующем слиянии) и оставив соматические клетки ткани яичника. Весь процесс культивирования hPGCLCs в искусственных яичниках занял приблизительно четыре месяца. На 77 день культивирования hPGCLCs в «реконструированных» яичниках начали экспрессировать набор эпигенетических маркеров, характерный для перехода на следующую стадия развития – ооциты. В их геноме произошло деметилирование ДНК (пятого углерода цитозина - 5mC), характерное для оогоний и гоноцитов на 7-10 неделе развития эмбриона.

Кроме того, исследовали проверили, прошли ли полученные клетки процесс стирания (удаления) предсуществующих импринтов, унаследованных от родителей. Было показано, что потомки hPGCLCs, инкубированные в «реконструированных» яичниках, прошли соответствующие для оогоний этапы стирания родительских импринтов, в том числе на гиперметилированнах регионах ДНК. Также в полученных клетках прошел процесс уничтожения аберрантно метилированной ДНК, присутствующей в геноме первоначальных hPGCLCs.

Во время развития оогоний наряду с общим эпигенетическим репрограммированием происходит также процесс реверсии инактивации Х-хромосомы (реактивация Х-хромосомы). Используя метод РНК-флуоресценции in situ, исследователи установили, что в клетках hPGCLCs происходит моноаллельная экспрессия Х-сцепленных генов.

По словам ученых полученные человеческие предшественники половых клеток имели все эпигенетические маркеры оогониев, позволяющие им вступить в мейоз и дифференцироваться в ооциты. Однако спустя 4 месяца культивирования hPGCLCs так и не перешли к мейотическому делению, тогда как мышиные PGCLCs уже после трех недель инкубации в «реконструированном» яичнике прошли мейоз и сформировали ооциты. На данный момент авторы планируют проводить дополнительные исследования, направленные на выяснение причин, препятствующих вступлению человеческих клеток в мейоз в ксеногенном яичнике. Несмотря на некоторые трудности, данное открытие еще больше приближает репродуктивную медицину к реализации масштабной цели - гаметогенезу человеческих клеток in vitro.

Оригинал статьи

Получить скидку на генетические анализы

Записаться на генетическую Школу