Как первичные половые клетки начинают производство сперматозоидов и яйцеклеток в эмбриональной гонаде
Раньше считалось, что первичные половые клетки (ППК), предшественники сперматозоидов и яйцеклеток, сразу же после своего обособления в эмбрионе млекопитающих становятся коммитированными (необратимо запрограммированными) на этот путь. Новое исследование под руководством директора Института Уайтхеда Дэвида Пейджа и постдока Питера Николлса показывает, что их судьба остаётся гибкой гораздо дольше — вплоть до момента после прибытия в развивающиеся гонады (яички или яичники).
Гибкость ППК и связь с раком
ППК обладают чертами плюрипотентности, подобно эмбриональным стволовым клеткам: в культуре они могут образовывать опухоли, содержащие разные типы клеток. Учёные обнаружили, что вскоре после попадания в гонады ППК теряют эту способность и становятся коммитированными исключительно к производству половых клеток.
Исследователи выявили ключевой ген Dazl, необходимый для этого перехода. У мышей с удалённым геном Dazl ППК достигают гонад, но не развиваются в коммитированные предшественники половых клеток. Вместо этого они остаются некоммитированными и могут формировать гонадные опухоли.
- У более чем одной из четырёх самцов мышей с дефицитом Dazl в молодом возрасте развивался рак яичка.
- Самки также были подвержены опухолям, но с меньшей частотой.
- Среда яичка оказалась особенно благоприятной для опухолеобразования из некоммитированных ППК.
«Рак яичка становится более распространённым по неизвестным причинам, и наши данные указывают на эмбриональное происхождение этого рака», — говорит Дэвид Пейдж.
Эволюционная сохранность и перспективы
Исследование показало, что аналогичный процесс коммитирования с участием DAZL существует у самых разных видов, включая свиней, чей последний общий предок с мышами и людьми жил 95 миллионов лет назад. Это говорит о глубокой эволюционной сохранности механизма.
Работа меняет представление о сроках определения судьбы половых клеток у млекопитающих и может помочь:
- В изучении и лечении гонадных раков.
- В улучшении методов получения яйцеклеток и сперматозоидов из стволовых клеток в лаборатории.
«Эта работа полностью меняет сроки, когда половые клетки становятся коммитированными у млекопитающих», — отмечает Питер Николлс.
Исследование опубликовано в журнале PNAS 21 ноября.