Не так быстро: различия в первом клеточном решении эмбриона млекопитающих

Новое исследование показывает, что не все млекопитающие развиваются одинаково. Мыши, наиболее часто используемые для изучения генетики млекопитающих, развиваются аномально быстро и могут не всегда быть репрезентативной моделью для других видов. Исследование, опубликованное в журнале Developmental Cell, выявило значительные различия в сроках детерминации клеточной судьбы у эмбрионов мыши и крупного рогатого скота, что имеет важные стратегические последствия для получения эмбриональных стволовых клеток.

Плацента млекопитающих формируется из клеток трофэктодермы, происходящих из самого первого клеточного решения раннего эмбриона. Большинство исследований трофэктодермы проводятся на мышах. У мыши судьба клеток трофэктодермы окончательно детерминируется к средней стадии бластоцисты, отчасти за счет репрессии фактора стволовых клеток Oct4.

«Нас заинтриговали предыдущие наблюдения, что у таких млекопитающих, как человек, крупный рогатый скот, свиньи и кролики, белок Oct4 не отключается в трофэктодерме поздних бластоцист», — объясняет старший автор доктор Питер Л. Пфеффер. Используя крупный рогатый скот в качестве немышиной модели, учёные обнаружили, что клетки трофэктодермы скота детерминируются к своей судьбе гораздо позже, чем у мышей, а уровень экспрессии Oct4 остаётся высоким дольше. Авторы даже идентифицировали конкретные эволюционные изменения в ДНК мыши, которые заставляют Oct4 вести себя иначе, чем у других млекопитающих.

«Некоторым образом иронично, что наши исследования на скоте привели к новому пониманию регуляции Oct4 у мыши», — отмечает доктор Пфеффер. Такие эволюционные различия в регуляции ключевого гена стволовых клеток Oct4 могут объяснять трудности с получением эмбриональных стволовых клеток у млекопитающих, отличных от мыши. Основываясь на том, что эмбрионы мыши имплантируются в матку на более ранней стадии развития, чем у других млекопитающих, и поэтому требуют более раннего формирования трофэктодермы, авторы предполагают, что необычно быстрая репрессия Oct4 в трофэктодерме мыши стала ключевым эволюционным шагом, позволившим раннюю имплантацию.

«Установление крупного рогатого скота в качестве второй функциональной эмбриологической модели млекопитающих ставит под сомнение представления о том, что мыши репрезентативны для самых ранних стадий развития млекопитающих или для биологии эмбриональных стволовых клеток», — заключает доктор Пфеффер.