Внутри научного эксперимента, в ходе которого клетки кожи превратились в яйца, формирующие эмбрион

Для миллионов сражающихся бесплодиеЧудо деторождения, не требующее усилий, представляет собой суровое испытание, состоящее из тестов, лечения и испытаний, которое часто разрушает не только их финансы, но и их самоощущение. Поэтому исследование эмбрионов и эмбрионоподобных моделей имеет решающее значение для изучения самых ранних моментов человеческого развития и понимания того, почему зачатия терпят неудачу.

Недавний эксперимент в американской лаборатории в этом направлении привлек большое внимание всего мира. Исследователи из Орегонского университета здоровья и науки (OHSU) объявили о прорыве в использовании клеток кожи для создания яйцеклеток, способных производить ранние человеческие эмбрионы. Их выводы были опубликованы в Природные коммуникации.

Хотя их исследования только зарождаются и ограничены по своим масштабам, они предлагают новое направление в борьбе с бесплодием. То, что они создали, является доказательством концепции, демонстрируя, что идея, даже если она еще не полностью безопасна и не готова, осуществима. По мнению исследователей, может пройти как минимум 10 лет, прежде чем метод будет допущен к первоначальным клиническим испытаниям.

Почему новые яйца?

Для рождения ребенка необходимы яйцеклетка и сперматозоид с каждый вносит половину необходимого генетического материала. Клетки человека содержат 46 хромосом, расположенных в 23 парах. Яйцеклетки и сперматозоиды — или женские и мужские гаметы — несут по 23 хромосомы каждая, так что при их объединении число хромосом остается 46.

Бесплодие вызвано отсутствием здоровых яйцеклеток или сперматозоидов. Современные методы лечения, такие как ЭКО (экстракорпоральное оплодотворение), часто заходят в тупик, когда у человека нет функциональных гамет. Единственное спасение в этом случае – донорские яйцеклетки или сперма. Команда OHSU хотела найти способы создания яйцеклеток или сперматозоидов непосредственно из собственных клеток пациента, чтобы у них была возможность иметь генетически родственных детей.

Как делятся наши клетки

Клетки человека делятся двумя способами. Митоз — обычный вид, при котором из одной родительской клетки образуются две идентичные клетки — происходит в клетках кожи, мышц, органов и других клеток тела. Он позволяет человеческому организму расти, восстанавливать ткани и заменять поврежденные или мертвые клетки, сохраняя при этом то же количество хромосом в новых клетках.

Мейоз, который происходит только в клетках яичников и семенников с образованием гамет, уменьшает вдвое количество хромосом, в результате чего яйцеклеток и сперматозоидов становится всего по 23 штуки. Генетические вариации возникают в результате смешивания и замены генов во время мейоза. Это деликатный процесс, когда одно неверное движение может привести к тому, что в клетке останется слишком много или слишком мало хромосом. Большинство эмбрионов с этим состоянием, называемым анеуплоидией, не могут нормально расти.

Внутри прорыва

В то время как ученые уже давно пытаются скопировать мейоз в лаборатории, команда OHSU впервые разработала комбинацию митоза и мейоза, получившую название «митомейоз». Они заменили ДНК в донорских человеческих яйцеклетках ДНК, взятой из обычных клеток кожи. Затем они заставили эти клетки вести себя как натуральные яйца, используя специальные лабораторные методы, имитирующие то, что происходит во время формирования естественных яйцеклеток.

«Мы достигли того, что считалось невозможным», — говорит старший автор Шухрат Миталипов, директор Центра эмбриональной клеточной и генной терапии ОГГУ. «Природа дала нам два способа деления клеток, мы разработали третий».

Гаметогенез in vitro (IVG) — важная область исследований по получению яйцеклеток или сперматозоидов из стволовые клетки в лабораторных посудах, а не путем естественного размножения. В рамках этого ученые иногда пытаются превратить специальные «стартовые клетки», называемые индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками, в сперматозоиды или яйцеклетки. Этот процесс превращения стволовых клеток в сперматозоиды или яйцеклетки можно сравнить с выпеканием торта. Один из способов — начать с нуля: вырастить пшеницу, перемолоть ее в муку, сделать сахар из сахарного тростника, вырастить цыплят для яиц и так далее. Эта трансформация может занять многие месяцы и даже годы. Более быстрый способ — сразу начать выпекать, просто купив в магазине муку, сахар и яйца.

Метод, использованный командой OHSU, полностью обошел длительный процесс перепрограммирования стволовых клеток за счет непосредственного использования ядра клетки кожи. Их метод был основан на методе переноса ядра соматической клетки, использованном в Шотландии в 1997 году для создания овца Доллипервого клонированного млекопитающего, путем помещения полного набора ДНК одной овцы в пустое яйцо. В своем исследовании команда OHSU стремилась создать яйцеклетку, содержащую только половину ДНК, чтобы ее можно было соединить со спермой второго родителя.

Детальное генетическое отслеживание во время исследования показало, что сокращение хромосом было случайным, в отличие от нормальных закономерностей скрещивания, наблюдаемых во время естественного формирования яйцеклеток. В среднем около половины хромосом были успешно отброшены, в результате чего образовались яйцеклетки, содержащие соматическую ДНК (клеток тела), а также ДНК сперматозоидов. Команда произвела 82 таких модифицированных яйцеклетки (ооцита) и оплодотворила их спермой с помощью стандартного процесса экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), чтобы получить эмбрионы с обоими наборами хромосом.

Результаты

Только 9% ооцитов достигли стадия бластоцистыочень ранняя, но решающая стадия развития эмбриона, которая обычно достигается через 5–6 дней после оплодотворения. К этому времени эмбрион развивается достаточно, чтобы сформировать внешний слой клеток, который позже станет плацентой, внутреннюю клеточную массу, которая станет ребенком, и полость, заполненную жидкостью. Это стадия, которой эмбрион достиг бы в естественных условиях, растя внутри матки, что указывает на лучший потенциал для роста. И именно на этом этапе эмбрион считается достаточно зрелым, чтобы его можно было перенести в матку и улучшить показатели наступления беременности.

По данным исследования OHSU, большинство яйцеклеток перестают расти, не достигнув стадии бластоцисты. Когда команда активировала процесс с помощью химической и электрической стимуляции, некоторые яйцеклетки прошли мимо предыдущего блока и правильно разделились, образовав эмбрионы. Тем не менее, многие из них имели хромосомные ошибки.

Доктор Миталипов отмечает, что даже при естественном размножении лишь около трети эмбрионов развиваются в бластоцисты. «Анеуплоидия довольно часто встречается в яйцеклетках человека, особенно с возрастом женщин», — говорит он.

Что будет дальше

Теперь исследователи будут изучать, как хромосомы соединяются и разделяются, чтобы гарантировать, что яйцеклетки, сформированные в лаборатории, несут правильное количество хромосом.

«Прежде чем IVG будет готов к клиническому использованию, еще предстоит решить ряд научных задач», — говорит соавтор исследования Паула Амато, профессор акушерства и гинекологии Медицинской школы OHSU. “Нам нужно будет решить проблему анеуплоидии, а также рекомбинации и импринтинга. И, вероятно, нам нужно будет провести исследования на животных нескольких поколений на модели приматов, отличных от человека, перед клиническим использованием”.

Если и когда метод, разработанный командой OHSU, станет надежным, он сможет позволить не только пожилым женщинам, но и людям, пережившим рак, людям, рожденным с неработающими яичниками, и однополым парам иметь детей со своей собственной ДНК. По словам доктора Амато, тогда процесс информированного согласия будет аналогичным: риски, преимущества и альтернативы. «Очевидно, что, как и в случае с любой новой репродуктивной технологией, возникнет неопределенность в отношении долгосрочной безопасности и потенциальных последствий для нескольких поколений», — говорит она.

Этические и юридические проблемы

Есть и другие последствия. Этические дебаты окружают моральный статус эмбрионов и эмбрионоподобных структур: как потенциальные медицинские преимущества сочетаются с уважением к раннему периоду жизни человека и опасениями по поводу использования и уничтожения инструментов. Юридическая проблема возникает из-за того, что большинство стран разрешают клиникам использовать только настоящие яйцеклетки и сперму, взятые из яичников и яичек, а это означает, что альтернативные подходы потребуют утомительных изменений в законе, основанных на доказанной безопасности.

Далеко идущее обещание

Однако самым большим выводом является доказательство того, что можно заставить клетки организма вести себя как яйцеклетки и уменьшить количество их хромосом, что знаменует собой большой шаг на пути к созданию яйцеклеток или сперматозоидов в лаборатории. На данный момент этот процесс неэффективен и непредсказуем, но его далеко идущие перспективы делают его чрезвычайно захватывающим, несмотря на множество препятствий на его пути.

(Харш Кабра — независимый журналист и комментатор. [email protected])

Опубликовано — 15 декабря 2025 г., 17:39 по восточному стандартному времени.