Прорыв в создании половых клеток из стволовых клеток человека
Исследователи из Института перспективных исследований биологии человека (WPI-ASHBi) Киотского университета под руководством доктора Митинори Сайто совершили значительный шаг в развитии технологии in vitro гаметогенеза человека (IVG). Их работа, опубликованная в журнале Nature, позволила преодолеть ключевое препятствие — эпигенетическое репрограммирование — и получить клетки-предшественники зрелых гамет.
Суть достижения
Учёные определили условия культивирования, необходимые для того, чтобы человеческие примордиальные половые клеткоподобные клетки (hPGCLCs), полученные из плюрипотентных стволовых клеток (PSCs), прошли эпигенетическое репрограммирование и дифференцировались в митотические просперматогонии и прооогонии. Эти клетки-предшественники способны к обширной пролиферации (более чем в 10 миллиардов раз).
Решённая проблема
Ранее созданные hPGCLCs не могли самостоятельно пройти эпигенетическое репрограммирование — процесс "стирания" родительской эпигенетической "памяти" с ДНК, необходимый для правильного развития половых клеток. Для этого приходилось использовать клетки гонад мыши, что было неэффективно (дифференцировалось лишь ~1/10 клеток) и непригодно для клинического применения.
Ключевое открытие
В ходе скрининга было обнаружено, что сигнальная молекула BMP (bone morphogenetic protein) играет решающую роль в запуске эпигенетического репрограммирования и дифференцировки hPGCLCs. Это стало неожиданностью, так как роль BMP в спецификации половых клеток уже была известна.
Механизм и перспективы
По словам Сайто, сигналинг BMP, вероятно, ослабляет путь MAPK/ERK, а также активность DNMT (DNA methyltransferase). Полученные клетки-предшественники имеют профили экспрессии генов и эпигенетические характеристики, сходные с настоящими клетками in vivo.
"Наш подход позволяет почти неограниченно размножать митотические просперматогонии и оогонии в культуре, а также хранить и повторно расширять эти клетки по мере необходимости", — говорит Митинори Сайто.
Это исследование — важный шаг на долгом пути к потенциальному применению IVG в репродуктивной медицине, хотя перед этим предстоит решить множество этических, юридических и социальных вопросов.