Новое исследование Орегонского университета здоровья и науки описывает науку, лежащую в основе многообещающего метода лечения бесплодия путем превращения клетки кожи в яйцеклетку, способную производить жизнеспособные эмбрионы.
Исследователи из OHSU задокументировали гаметогенез in vitro, или IVG, на мышиной модели посредством предварительных этапов метода, который основан на переносе ядра клетки кожи в донорскую яйцеклетку, ядро которой было удалено. Экспериментируя на мышах, исследователи убедили ядро клетки кожи сократить количество хромосом вдвое, чтобы затем его можно было оплодотворить сперматозоидом и создать жизнеспособный эмбрион.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances .
«Цель состоит в том, чтобы производить яйцеклетки для пациентов, у которых нет собственных яйцеклеток», — сказал старший автор Шухрат Миталипов, доктор философии, директор Центра эмбриональной клеточной и генной терапии OHSU.
Этот метод могут использовать женщины пожилого материнского возраста или те, кто не может производить жизнеспособные яйцеклетки из-за предыдущего лечения рака или других причин. Это также повышает вероятность того, что мужчины, состоящие в однополых отношениях, будут иметь детей, генетически связанных с обоими родителями.
Вместо того, чтобы пытаться дифференцировать индуцированные плюрипотентные стволовые клетки , или ИПСК, в сперматозоиды или яйцеклетки, исследователи OHSU сосредоточены на методе, основанном на переносе ядра соматических клеток , при котором ядро клетки кожи трансплантируется в донорскую яйцеклетку, лишенную ядра. В 1996 году исследователи использовали эту технику для клонирования овцы в Шотландии по имени Долли .
В этом случае исследователи создали клон одного из родителей. Напротив, исследование OHSU описало результат метода, в результате которого были получены эмбрионы с хромосомами, полученными от обоих родителей. Процесс включает в себя три этапа:
Исследователи трансплантируют ядро клетки кожи мыши в яйцеклетку мыши, лишенную собственного ядра.
Под воздействием цитоплазмы (жидкости, заполняющей клетки) внутри донорской яйцеклетки, имплантированное ядро клетки кожи отбрасывает половину своих хромосом. Этот процесс похож на мейоз, когда клетки делятся с образованием зрелых сперматозоидов или яйцеклеток. Это ключевой шаг, в результате которого образуется гаплоидная яйцеклетка с одним набором хромосом.
Затем исследователи оплодотворяют новую яйцеклетку спермой — процесс, называемый экстракорпоральным оплодотворением. В результате создается диплоидный эмбрион с двумя наборами хромосом, что в конечном итоге приведет к появлению здорового потомства с равным генетическим вкладом от обоих родителей.
Исследователи из OHSU ранее продемонстрировали подтверждение концепции в исследовании, опубликованном в январе 2022 года , но новое исследование идет дальше, тщательно секвенируя хромосомы.
Исследователи обнаружили, что ядро клетки кожи разделяет свои хромосомы каждый раз, когда оно имплантируется в донорскую яйцеклетку. В редких случаях это происходило идеально: по одному из каждой пары совпадающих хромосом яйцеклетки и сперматозоида.
«Эта публикация по сути показывает, как мы добились гаплоидии», — сказал Миталипов. «На следующем этапе этого исследования мы определим, как улучшить это спаривание, чтобы каждая пара хромосом разделялась правильно».
Лаборатории по всему миру используют разные методы ВВГ, которые включают в себя трудоемкий процесс перепрограммирования клеток кожи в ИПСК, а затем их дифференциацию в яйцеклетки или сперматозоиды.
«Мы пропускаем весь этот этап перепрограммирования клеток», — сказала соавтор Паула Амато, доктор медицинских наук, профессор акушерства и гинекологии в Медицинской школе OHSU. «Преимущество нашей методики в том, что она позволяет избежать длительного времени культивирования, необходимого для перепрограммирования клетки. За несколько месяцев может произойти множество вредных генетических и эпигенетических изменений».
Хотя исследователи также изучают эту технику на человеческих яйцах и ранних эмбрионах, Амато говорит, что пройдут годы, прежде чем метод будет готов к клиническому использованию.
«Это дает нам много информации», - сказала она. «Но предстоит еще много работы, чтобы понять, как эти хромосомы спариваются и как они правильно делятся, чтобы на самом деле воспроизвести то, что происходит в природе».