Дослідники з Єврейського університету у Єрусалимі знайшли спосіб перетворити клітини шкіри мишей у всі три основних типи стовбурових клітин, які складають ембріон на ранній стадії розвитку. Це досягнення може призвести до створення повноцінних ембріонів без використання яйцеклітини і сперматозоїда.
Понад десять років тому японський дослідник і лауреат Нобелівської премії по фізіології і медицині 2012 року Сін’я Яманака (Shinya Yamanaka) з Кіотського університету здійснив прорив в області створення штучного людського ембріона. Він та його команда довели, що звичайні зрілі клітини шкіри гризунів можуть бути перетворені в ембріоноподібні стовбурові клітини. Вони були названі індукованими плюрипотентними стовбуровими клітинами (ІПСК), і стали незамінним інструментом медиків і біологів.
Нагадаємо, що плюрипотентність клітини – це її здатність розвинутися в клітину будь-якого органу і тканини. Словом “індукована” називають клітку, отриману зі звичайної соматичної шляхом “перепрограмування”. Саме таким способом фахівці вирощують різні тканини, щоб випробувати на них ліки. Крім того, вони використовуються в лікуванні вікові макулярні дегенерації.
ІПСК схожі з клітинами, які розвиваються у перші дні після запліднення яйцеклітини. По суті, вони ідентичні своїм природним аналогом, ІПСК можуть розвиватися у всі типи фетальних клітин. Проте, незважаючи на явний прорив на шляху до створення штучного ембріона, для реалізації наміченого не вистачало ще двох видів стовбурових клітин, з яких формується плацента і жовтковий мішок.
Пояснимо, що ембріон на стадії розвитку, відомої як бластоциста, складається з трьох типів стовбурових клітин. Перший тип клітин, який отримали ще десять років тому, згодом стає самим організмом, в той час як другий тип – трофобластні стовбурові клітини – йдуть на утворення плаценти, а третій тип – внеембріональні ендодермні стовбурові клітини – на формування жовткового мішка, багатого поживними речовинами.
Тепер же ізраїльські фахівці під керівництвом доктора Йосефа Буганіма (Yosef Buganim) отримали всі три типу з дорослих клітин шкіри.
Автори роботи виявили комбінацію з п’яти генів, яка бувши введеними в клітини шкіри мишей, перепрограмовують їх в кожен з трьох ранніх ембріональних типів клітин. Процес трансформації займає приблизно місяць.
Щоб прийти до відкриття, ізраїльські вчені використовували нову технологію для вивчення молекулярних сил, які вирішують долю клітин як під час перепрограмування клітин шкіри, так і в момент природного процесу ембріонального розвитку.
Зокрема, вони з’ясували, що ген Eomes “підштовхує” клітку до розвитку ідентичності плацентарних стовбурових клітин і формування плаценти, а ген Esrrb координує розвиток стовбурових клітин плоду.
- Вчені підтвердили зв’язок куріння і психічних проблем
- Названо риси особистості, які впливають на задоволеність життям і роботою
- Фізики запропонували пояснення загадкового дроблення заряду електронів у графені
Щоб розкрити молекулярні механізми, які активуються під час формування різних типів клітин, дослідники вивчили зміни у структурі та функції геному всередині них, під час введення п’ять генів.
Виявилося, що на першому етапі клітини шкіри втрачають так звану клітинну ідентичність, а потім повільно набувають властивості одного з трьох ранніх ембріональних типів клітин.
Варто відзначити, що раніше фахівці використовували клітини, отримані безпосередньо з живого розвиваючого ембріона, а дослідження ізраїльських учених стало першою спробою створити всі три основні лінії клітин з клітин шкіри.
Як повідомляється в прес-релізі роботи, отримані дані показують, що, необхідність “жертвувати” живим ембріоном для одержання штучного, можливо, зникне.
У майбутньому подібну технологію, відпрацьовану на мишах, можна буде застосувати для створення і дослідження людських ембріонів, вирощені з клітин шкіри без використання яйцеклітини і сперматозоїда. Імовірно, це знизить гостроту критики про моральну сторону таких дій.
Втім, Буганім вважає, що на сьогодні вчені все ще далекі від кінцевої мети дослідження.
В цілому, як відзначають автори роботи, подібні дослідження допоможуть вченим вивчити ембріональні дефекти або плацентарну дисфункцію шляхом моделювання розвитку ембріона в лабораторних умовах.
Крім того, такі експерименти можуть допомогти дослідникам отримати більш чітке уявлення про ранній розвиток зародків, вивчення якого часом ускладнене технічними та етичними труднощами.
Наукова стаття з результатами дослідження опублікована у виданні Cell Stem Cell.