Ученые воссоздали развитие яйцеклеток мыши без вспомогательных клеток яичника

Исследователи из Японии и Франши успешно реконструировали развитие яйцеклеток (ооцитов) мыши из эмбриональных стволовых клеток полностью in vitro, без необходимости в овариальных вспомогательных клетках. Этот новый метод предлагает ученым мощную платформу для изучения молекулярных механизмов, контролирующих оогенез, и закладывает важную основу для будущих применений в репродуктивной биологии человека. Результаты опубликованы в журнале Developmental Cell.

У млекопитающих ооциты обычно развиваются в яичнике, где их поддерживают соматические клетки, такие как гранулезные клетки. Эти клетки играют критическую роль, предоставляя сигналы и питательные вещества, но их присутствие усложняет изучение развития ооцитов изолированно.

"Реконструировав развитие ооцитов без овариальных соматических клеток, мы смогли определить минимальные эссенциальные факторы, необходимые для этого развития", — сказал доктор Ёсиаки Носака, первый автор исследования.

Команда начала с клеток, подобных примордиальным зародышевым клеткам, индуцированных из эмбриональных стволовых клеток мыши. К ним применили комбинацию молекулярных сигналов — ретиноевой кислоты и BMP (костного морфогенетического белка), — чтобы индуцировать их трансформацию в фетальные, а затем в зрелые ооцит-подобные клетки.

Ключевым открытием стало то, что укороченная 2,5-дневная обработка ретиноевой кислотой в сочетании с сигнализацией BMP была достаточна для запуска процесса, производя более 100 000 фетальных ооцит-подобных клеток за эксперимент.

Анализ с помощью одноклеточного РНК-секвенирования показал, что in vitro-производные клетки проходят те же стадии оогенеза, что и натуральные ооциты, и экспрессируют соответствующие молекулярные маркеры.

Исследователи также обнаружили, что эти клетки способны вступать в мейоз — специализированное деление для формирования половых клеток. Они наблюдали точное образование мейотических структур, таких как синаптонемальные комплексы, и полярных телец, что указывает на мейотическую компетентность — признак созревания ооцита.

Дальнейший анализ выявил, что ооцит-подобные клетки развили многие структурные и эпигенетические черты, характерные для ооцитов in vivo, включая изменения в метилировании ДНК и модификациях гистонов, а также правильную динамику транскриптома и структуру хроматина.

Хотя исследование проводилось на мышах, ученые полагают, что их подход может быть расширен на человеческие клетки. Это потенциально закладывает новую основу для гаметогенеза человека in vitro — области, стремящейся генерировать человеческие яйцеклетки и сперматозоиды из стволовых клеток для применения в сохранении фертильности, регенеративной медицине и биологии развития.