Модель из стволовых клеток позволяет изучать ранние этапы определения пола у мышей и людей
Во время эмбрионального развития два разных каскада генетических сигналов определяют, станет ли примордиальная гонада эмбриона семенниками или яичниками, и, следовательно, разовьется ли эмбрион в мужскую или женскую особь. Нарушения этого процесса вызывают расстройства полового развития (Disorders of Sex Development, DSD), характеризующиеся несоответствием между половыми хромосомами, гонадами и анатомией гениталий. Это состояние встречается с распространенностью 1 на 4500 новорожденных.
Одной из основных проблем в исследованиях DSD было отсутствие in vitro системы для моделирования и изучения вариантов, обнаруженных у людей с DSD. Исследование под руководством доктора Нитцана Гонена из Университета Бар-Илан предлагает решение через разработку инструментов для создания соматических/поддерживающих клеток гонады. Это позволяет впервые моделировать стволовые клетки, полученные от человека с DSD, в чашке Петри и исследовать патологии DSD в лаборатории в человеческом контексте.
Исследование было проведено в сотрудничестве с Институтом Фрэнсиса Крика (Великобритания) и Институтом Пастера (Франция) и опубликовано в журнале Science Advances.
Модель на мышиных клетках
Доктор Гонен и исследователи из Института Крика дифференцировали мышиные эмбриональные стволовые клетки в ранние соматические клетки семенников. Сравнение созданных клеток с реальными клетками семенников с помощью технологии RNA sequencing показало, что они очень похожи. Использование мышиных клеток сначала позволило провести корректное сравнение с реальными гонадными клетками эмбрионов, что сложно или невозможно с человеческими клетками из-за труднодоступности эмбрионов на 7-й неделе беременности.
Применение к человеческим клеткам и DSD
Партнеры из Института Пастера, доктор Ану Башамбу и её лаборатория, показали, что метод работает на человеческих стволовых клетках. Исследователи взяли три типа клеток:
- Клетки мужчины (XY)
- Клетки женщины (XX)
- Клетки человека с DSD (половая реверсия, XY, но рожденного как женщина)
Было показано, что соматические клетки, полученные из XX и XY, отличаются друг от друга. Клетки человека с DSD оказались где-то посередине, ближе к женским, чем к мужским. Однако, когда вариант (мутация) в клетках человека с DSD был исправлен с помощью технологии редактирования генома CRISPR, клетки вернулись к поведению, типичному для XY-клеток.
Значение и перспективы
Создание этой клеточной модели человека с половой реверсией открывает путь к пониманию того, где процесс определения пола пошел не так во многих других необъяснимых случаях DSD.
Доктор Гонен отмечает: «Это исследование представляет возможность генерировать различные соматические типы клеток гонады, такие как клетки Сертоли (поддерживающие половые клетки) или клетки Лейдига (секретирующие тестостерон). Комбинирование поддерживающих соматических клеток с половыми клетками позволит нам создать "мини-семенник в чашке" для лучшего понимания случаев DSD и бесплодия. Надеюсь, в будущем мы сможем использовать это для создания функциональной спермы в лаборатории, чтобы бесплодные мужчины могли иметь биологического ребенка».
Профессор Робин Ловелл-Бэдж из Института Крика добавил: «Возможность понять причины различий в развитии пола часто очень ценна для самого человека и его семьи. Кроме того, это часто важно при принятии решений о возможном клиническом лечении, например, для потенциального сохранения, поддержания или восстановления фертильности».