Стволовые клетки превратили в яйца
Восемь белков нужно для того, чтобы превратить эмбриональную стволовую клетку в предшественника яйцеклетки.
Мы знаем, что стволовые клетки могут превращаться в любой другой тип клеток. Строго говоря, сами стволовые клетки делятся на разные типы, и среди них есть те, у которых уже появилась какая-то специализация: например, стволовые костного мозга могут превратиться в клетки крови, но не в нейроны и не в костные клетки. Однако эмбриональные стволовые клетки в этом смысле действительно всемогущи: они могут превратиться во что угодно.
Со стволовыми клетками связано много медицинских надежд, ведь легко представить, как вместо больных, испорченных тканей мы пересаживаем здоровые ткани, выращенные из стволовых клеток. Нужно только знать, какие молекулярные рычаги направляют развитие стволовых клеток в ту или иную сторону. Однако выяснить это не всегда просто. Например, превратить эмбриональную стволовую клетку в яйцеклетку (точнее, в ооцит) удалось только сейчас.
Зрелая яйцеклетка получается после сложного деления так называемого ооцита первого порядка. С другой стороны, сам ооцит появляется из стволовых клеток-предшественниц – они не дают ничего другого, кроме ооцитов. Каждое клеточное превращение происходит под управлением особых белков, которые называются факторам транскрипции: они связываются с теми или иными участками в ДНК, стимулируя или подавляя активность генов, закодированных в этих участках. У разных факторов транскрипции есть свои зоны ответственности. До недавнего времени было известно лишь то, какие гены меняют активность при переходе от непосредственного стволового предшественника ооцита к самому ооциту. Но клетки-предшественники тоже откуда-то берутся, точнее, не откуда-то, а от других стволовых клеток, менее специализированных, чем они. И каждый этап сопровождается изменениями в генетической активности под управлением факторов транскрипции.
Исследователи из Университета Кюсю попробовали определить все факторы транскрипции, которые ведут всемогущую эмбриональную стволовую клетку мыши к ооциту. Из двадцати семи белков-кандидатов наиболее существенными оказались восемь. Иными словами, чтобы из эмбриональной стволовой клетки получить в лабораторных условиях ооцит, достаточно использовать всего восемь транскрипционных факторов, которые должны сработать в определённой последовательности.
Правда, такой ооцит не может поделиться и дать зрелую яйцеклетку. Но, с другой стороны, искусственный ооцит способен принять сперматозоид и начать делиться, пытаясь сформировать эмбрион – такой «эмбрион» дорастает до восьми клеток и гибнет. Возможно, вскоре удастся найти ещё какие-то молекулярные регуляторы, с помощью которых искусственный ооцит, полученный в лаборатории из стволовых клеток, станет окончательно неотличим от настоящего – он сможет давать нормальную яйцеклетку, способную к оплодотворению. Подробно результаты экспериментов описаны в Nature.
Известно, что «всемогущие» стволовые клетки можно получать методами молекулярной биологии из обычных, специализированных клеток – например, из клеток кожи. Такие стволовые клетки называют индуцированными плюрипотентными, и по свойствам они почти неотличимы от эмбриональных стволовых клеток. Используя с индуцированными стволовыми клетками белковую программу, которая превращает их в ооциты, можно намного больше узнать о том, как работают молекулярно-генетические механизмы, управляющие размножением, отчего в них бывают поломки и как эти поломки можно исправить.
Несколько лет назад мы рассказывали об экспериментах тех же исследователей из Университета Кюсю: тогда у них в Science вышла статья, в которой говорилось, что мышиные стволовые клетки удалось буквально в пробирке превратить в яйцеклетки, из которых после оплодотворения получились нормальные мыши. Однако в той работе стволовые клетки превращались в яйцеклетки не с помощью всего лишь восьми белков в питательной среде, но в окружении клеток яичников, которые в организме как раз помогают созреванию яйцеклеток.
