0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Человеческие яйцеклетки вырастили в лабораторных условиях

В лаборатории впервые вырастили человеческие яйцеклетки

Иллюстрация David Albertini.

Впервые исследователи в лабораторных условиях смогли вырастить человеческие яйцеклетки с самого раннего этапа их развития до зрелого состояния. Этот прорыв может провести к новым методам лечения репродуктивного здоровья, уверены учёные. Впрочем, пока не ясно, отличаются ли эти «искусственные» яйцеклетки от тех, что растут в организме, и могут ли они дать здоровое потомство, если будут оплодотворены сперматозоидами. Это исследователям ещё только предстоит выяснить.

Ткань женских яичников содержит скопление клеток, известных как первичные фолликулы. Последние содержат в себе незрелые предшественники яйцеклеток. По мере созревания фолликулов предшественники яйцеклеток также растут. После созревания (раз в месяц) фолликулы разрываются, чтобы освободить зрелую готовую к оплодотворению яйцеклетку. Процесс высвобождения называется овуляцией.

Ранее некоторые исследовательским группам удавалось воспроизводить часть этого природного процесса, происходящего в организме каждой здоровой половозрелой женщины. В 2008 году репродуктивный биолог Эвелин Телфер (Evelyn Telfer) и её коллеги из Эдинбургского университета начали работы с первичными фолликулами из ткани яичников. Так, они «вскормили» их до полуразвитого состояния. А в 2015 году группа Северо-Западного университета в Чикаго создала зрелые яйцеклетки из частично развитых фолликулов.

В новой же работе Телфер и её коллеги взяли небольшие образцы тканей из яичников 10 женщин, проходивших плановое кесарево сечение, и выделили 87 фолликулов, которые затем взрастили в «супе» из питательных веществ.

Затем наступило время нового для исследователей шага: учёные осторожно извлекли незрелые яйцеклетки и некоторые окружающие их клетки из фолликулов, а затем «довели их до готовности» на специальной мембране с большим количеством ростоподдерживающих белков.

В итоге только 9 яйцеклеток из 87 прошли финальное «испытание на зрелость». Они смогли вдвое сократить свои хромосомы, чтобы быть готовыми соединиться со сперматозоидом во время оплодотворения.

Авторы работы, впрочем, рады и такому скромному результату. Другие же специалисты пока не готовы разделить их восторг. Так, научная статья не включает генетический анализ итоговых яйцеклеток, подтверждающих их «здоровье», замечает Митинори Сайто (Mitinori Saitou), специалист в области стволовых клеток из Киотского университета (Япония).

Команда под его руководством разработала методы для создания яйцеклеток мышей из эмбриональных и перепрограммированных стволовых клеток (мы подробно описывали эти разработки).

Сайто обеспокоен тем, что сокращённый процесс созревания в лабораторных условиях (шотландцы растили яйцеклетки 22 дня) не может соответствовать тому развитию, которое происходит естественным образом в течение пяти месяцев. «Финальные клетки, которые они получили, явно не могут быть нормальными. Даже если их сообщение является правдивым, есть множество параметров, которые необходимо будет улучшить», — считает учёный.

Телфер предполагает, что яйцеклетки созрели в лаборатории быстрее обычного, поскольку многие ингибирующие (подавляющие развитие) сигналы организма отсутствовали. Такие быстрые результаты (или другие отличительные особенности) необязательно указывают на проблемы с яйцеклетками, считает она.

Тем не менее авторы работы работают над совершенствованием своей технологии. Они также надеются, что в будущем им разрешат попытаться оплодотворить созревшие яйцеклетки для создания человеческих эмбрионов. Любые подобные зародыши будут изучать лишь на ранних этапах развития, а затем уничтожат.

Результаты работы, как уже было сказано, могут помочь в разработке новых более совершенных методов лечения проблем, связанных с репродуктивной системой женщин. В частности, такие методы необходимы пациенткам, прошедшим химиотерапию. Она может повредить фолликулы и привести к бесплодию.

Кроме того, такой метод пригодится и юным девушкам с онкологией, ещё не достигшим полового созревания (их организм ещё не производит зрелые яйцеклетки, которые можно хотя бы заморозить для дальнейшего использования). В настоящее время некоторые подобные пациентки по совету медиков предпочитают заморозить кусок ткани яичников, который спустя время можно будет вновь внедрить в организм женщины для начала производства яйцеклеток.

В некоторых случаях это рискованный выбор, поскольку такая пересадка может возвратить опухоль в организм. Но если удастся усовершенствовать новую методику, то такие женщины будут полагаться на ткани (которые они сохранили, будучи совсем юными) для производства яйцеклеток с целью последующего экстракорпорального оплодотворения.

Читать еще:  синдром хронической усталости

Результаты исследования группы Телфер представлены в научном издании Molecular Human Reproduction.

Человеческие яйцеклетки впервые вырастили в пробирке «с нуля»

Созревшая яйцеклетка на стадии метафазы второго мейотического деления

McLaughlin et al / Molecular Human Reproduction, 2018

Ученым впервые удалось вырастить человеческие яйцеклетки в лабораторных условиях, начав с максимально ранней стадии их развития. Незрелые клетки однослойных (примордиальных) яичниковых фолликул были успешно доведены до стадии зрелых яйцеклеток, то есть ооцитов метафазы второго мейотического деления. Работа опубликована в журнале Molecular Human Reproduction.

В развивающемся женском организме, до того, как он родился, нет зрелых яйцеклеток, а есть только оогонии, то есть незрелые яйцеклетки с двойным набором хромосом. Примордиальные фолликулы, в которых они расположены, имеют размер около 50 микрометров и неразличимы невооруженным взглядом. После того, как оогонии проходят первое мейотическое деление, они развиваются в ооциты первого порядка, заключенные в зародышевые фолликулы (это происходит еще до рождения женщины). После полового созревания такие ооциты смогут развиваться в зрелые половые клетки, для чего будут проходить второе мейотическое деление, «замирая» на метафазе (деление завершается только при попадании в яйцеклетку сперматозоида). Обычно в каждый менструальный цикл созревает одна яйцеклетка.

Ранее подобные эксперименты проводили с мышиными яйцеклетками, которые выращивали в лаборатории, успешно оплодотворяли их и получали с помощью них живое потомство. Работа с человеческим материалом по ряду причин, в первую очередь этического и юридического характера, оказалась значительно сложнее. В этой области, однако, проводится множество экспериментов, поскольку бесплодие — весьма распространенная проблема. По оценкам ВОЗ, бесплодны около 5 процентов популяции — по анатомическим, генетическим, эндокринным и иммунологическим причинам. Стоит, кроме того, отметить, что по законам некоторых стран (в том числе Великобритании) использовать искусственно выращенные половые клетки для лечения бесплодия пока что запрещено.

Ученые уже пытались, например, выращивать человеческие половые клетки из стволовых, но до стадии зрелых яйцеклеток и сперматозоидов их пока что довести не удавалось, хотя получали даже гаплоидные варианты клеток. Кроме того, успешно проводились и публиковались эксперименты, в которых зрелые человеческие яйцеклетки удавалось вырастить в лаборатории из ооцитов, уже прошедших первые фазы созревания внутри женского организма и достигших стадий вторичных фолликул. В новой работе выращивание яйцеклеток в пробирке начинали с максимально ранней стадии.

Работа была проведена под руководством профессора Эвелин Телфер из Эдинбургского университета, которая поставила перед собой задачу вырастить яйцеклетки в пробирке «с нуля» еще в 1993 году, и поэтапно шла к ее выполнению. Для данного эксперимента был взят материал биопсии десяти согласившихся на участие в проекте женщин. Клетки их примордиальных яичниковых фолликул поместили в составе тонких срезов в питательную среду для стимуляции роста. Спустя восемь дней 87 вторичных (многослойных) фолликул отделили от исходных срезов и продолжили культивировать те из них, что достигли размера 100-150 микрометров, в среде со стимулирующим рекомбинантным активином А. Спустя еще восемь дней из них отобрали 48 успешно сформировавшихся ооцитарных комплекса и культивировали на мембранах еще четыре дня в присутствии активина А и фолликулостимулирующего гормона. После этого комплексы размером более 100 микрометров фиксировали для дальнейшего анализа.

Три этапа культивирования и отбора промежуточных и финальных стадий яйцеклеток

McLaughlin et al / Molecular Human Reproduction, 2018

Ученые впервые вырастили человеческую яйцеклетку в лаборатории

Ученым из Эдинбургского университета удалось впервые вырастить человеческую яйцеклетку в лабораторных условиях. Об этом сообщает Русская служба Би-би-си.

Разработанная этой группой ученых технология может впоследствии помочь сохранить фертильность женщинам, прошедшим лечение от рака, а также помогает ученым понять, как именно развивается человеческая яйцеклетка, что до сего момента по большей части оставалось загадкой.

Мы знаем, что девочки рождаются с недоразвитыми яйцеклетками в яичниках, которые полностью формируются только в момент полового созревания.

После десятилетий упорной работы ученые теперь могут довести яйцеклетку до полного созревания вне яичника. Но для этого им необходимо создать определенные условия — поддерживать уровень кислорода, гормонов и белков, которые стимулируют рост, а также иметь некий носитель, в котором можно выращивать яйцеклетки.

Читать еще:  ВОЗ: четверть подростков в Европе едят сладости каждый день

Подробности этого эксперимента описаны в журнале Molecular Human Reproduction («Молекулярная репродукция человека»).

«Крайне любопытно»

Несмотря на то что ученые доказали возможность этого, пока что данный способ неэффективен, поскольку вызревают лишь 10% яйцеклеток.

К тому же выращенные в лаборатории яйцеклетки еще не были оплодотворены, поэтому неизвестно, насколько они жизнеспособны.

Одна из соисследователей, профессор Эвелина Телфер, пояснила Би-би-си: «Это крайне любопытно — получить доказательство того, что человеческую ткань можно дорастить до этой стадии. Но весь процесс надо еще отрегулировать, чтобы улучшить условия культивирования и проверить качество ооцитов».

«Если не учитывать клиническое применение этого метода, то это большой прорыв в понимании того, как развивается человеческая яйцеклетка», — добавила профессор.

Загадки природы

В теле женщины этот процесс строго контролируется: некоторые яйцеклетки созревают в раннем, подростковом возрасте, другие гораздо позднее, 10-20 лет спустя.

В период созревания яйцеклетке необходимо «потерять» половину имеющегося генетического материала, в противном случае оплодотворенная спермой яйцеклетка будет содержать избыточное количество ДНК.

Этот избыток отбрасывается в крайне мелкую клетку, называемую «полярным тельцем», однако в ходе эксперимента образовавшиеся полярные тельца были чрезмерно крупными.

Профессор Телфер признает, что это представляет на данном этапе проблему, которую, по ее мнению, можно решить, улучшив технологию.

Эксперименты, проведенные на мышиных яйцеклетках, еще 20 лет назад показали, что этим способом можно произвести живых особей.

«Настоящий прорыв»

Если получится сделать то же самое с человеческими яйцеклетками, это сможет в конце концов дать возможность детям и подросткам, получившим противораковую терапию в раннем возрасте, во взрослом возрасте иметь детей.

Химиотерапия и радиотерапия воздействуют на репродуктивные функции человека.

В настоящий момент перед началом подобного лечения женщины могут заморозить взрослые, созревшие яйцеклетки или даже оплодотворенные спермой партнера эмбрионы.

Но у девочек с раковым заболеванием нет такой возможности. Можно только заморозить здоровую яичниковую ткань до начала лечения, а затем, в случае если женщина захочет иметь собственных детей, вновь поместить ее в тело для вызревания.

Однако если в замороженной ткани выявятся аномалии, то весь процесс становится слишком рискованным, и в таком случае выращивание яйцеклетки в лабораторных условиях будет более оптимальным решением.

«Эти эксперименты — настоящий шаг вперед в нашем понимании процесса развития яйцеклетки. Даже несмотря на малочисленность результатов и необходимость дальнейших доработок, эти предварительные разработки уже дают надежду пациентам», — прокомментировал открытие шотландской группы ученых консультант-гинеколог лондонского Hammersmith Hospital Стюарт Лавери.

По существующим в Британии законам, в целях эксперимента можно оплодотворить выращенную в лаборатории яйцеклетку, чтобы создать эмбрион, но у группы ученых в Эдинбурге не было лицензии на проведение подобного эксперимента.

В настоящий момент они выясняют, подать ли университетской лаборатории запрос на подобную лицензию или заключить договор с центром репродукции, уже ее имеющим.

«Нужно провести хромосомный анализ и сравнить молекулярные свойства этих выращенных яйцеклеток с обычными», — отметил профессор Азим Сурани, директор лаборатории эмбриологических исследований в Институте Гурдона при Кембриджском университете.

Яйцеклетки из пробирки

После многолетних исследований ученые из Эдинбургского университета добились в лабораторных условиях развития зрелых человеческих яйцеклеток из фолликулов самой ранней стадии. Это достижение может привести к появлению принципиально новых методов лечения бесплодия.

Еще на эмбриональной стадии развития гоноциты – предшественники половых клеток человека – образуются в желточном мешке эмбриона, а затем начинают путь к месту своего назначения. Те из них, что попадают в яичники и дадут начало будущим яйцеклеткам, называют оогониями. Сначала из них образуются примордиальные фолликулы (от латинского primordialis «изначальный»). Для этого оогонии совершают несколько митотических делений, затем проходят стадию мейоза (с этого момента они называются ооцитами) и в завершение каждый из них окружается слоем эпителиальных клеток. Ооцит, окруженный эпиталиальными клетками, это и есть примордиальный фолликул. Таких фолликулов к моменту рождения женщины у нее насчитывается более миллиона. После рождения формирование примордиальных фолликулов прекращается, и они ждут своего часа до периода полового созревания. Доживают не все, а лишь около 500 тысяч. Затем, под влиянием фолликулостимулирующего гормона гипофиза, начинается созревание фолликулов. Они проходят несколько стадий, в завершении которых стенка фолликула разрывается и из него выходит зрелая яйцеклетка.

Читать еще:  Рассчитан идеальный для здорового сердца индекс массы тела

Врачи давно хотели научиться проводить все стадии созревания фолликулов в лаборатории. Этим они смогли бы помочь пациенткам, проходящим химиотерапию рака, которая может повредить фолликулы в их организме и вызвать бесплодие. Иногда, когда рак яичников обнаруживается у девочки до полового созревания, у нее берут фрагмент здоровой ткани яичника с незрелыми фолликулами, чтобы потом, пересадив его назад в организм, дать ей возможность иметь детей. Но такие действия повышают риск рецидива рака, так что было бы безопаснее получить из сохраненных фолликулов зрелые яйцеклетки в чашке Петри.

За последние двадцать лет было проведено несколько экспериментов по получению яйцеклеток лабораторных мышей. Причем порой ставилась задача получить их не из ооцитов, а еще из гоноцитов или даже из недифференцированных стволовых клеток. Впервые это удалось сделать в 2003 году ученым Пенсильванского университета, но из образовавшихся яйцеклеток не стали развиваться эмбрионы. В 2012 году японские ученые вырастили яйцеклетки из эмбриональных стволовых клеток мышей и добились появления из них потомства.

Осенью 2016 года те же японские исследователи вырастили яйцеклетки из стволовых клеток взрослой мыши и тоже получили в итоге здоровых мышат. Созревание полученных яйцеклеток происходило в лабораторных условиях внутри групп клеток, взятых из яичников мышей. Подробнее об этом можно узнать из отдельного очерка. Наконец, в том же году другая японская группа добилась полного развития мышиных яйцеклеток, взятых из организма мыши, от стадии гоноцита до зрелой яйцеклетки. Они опять-таки выращивались в среде вместе с клетками яичника, при этом ученые контролировали активность определенных генов и воздействовали на клетки нужными гормонами, воспроизводя созревание фолликулов в организме. Затем те яйцеклетки, которые сохранились до зрелой стадии, подвергли искусственному оплодотворению и на стадии двух клеток имплантировали в матку самкам мышей. От 14 % до 40 % пересаженных эмбрионов успешно завершили развитие, и родившиеся мышата не отличались от тех, что возникли из обычных яйцеклеток.

Вырастить человеческую яйцеклетку оказалось сложнее. В 2008 году эдинбургские ученые во главе с профессором Эвелин Телфер сумели пройти половину необходимого пути, но не получили зрелых яйцеклеток. В 2015 году группа из Северо-западного университета в Чикаго наоборот сумела получить из уже частично развитых фолликулов зрелые яйцеклетки.

На этот раз Эвелин Телфер и ее коллеги прошли путь до конца. В эксперименте были использованы примордиальные фолликулы в образцах ткани яичников, взятых у женщин-добровольцев, проходивших операцию кесарева сечения. Образцы поместили в питательную среду и через несколько дней получили 87 уже вторичных фолликулов, окруженных более серьезной оболочкой из эпителиальных клеток и имеющих внутри полость. Вторичные фолликулы отделили от тканей и продолжили выращивать на специальной мембране в присутствии большого количества стимулирующих их развитие белков. В конце этого процесса были получены 32 зрелые яйцеклетки.

У девяти яйцеклеток образовались полярные тельца, значит яйцеклетки прошли необходимые фазы первого и второго мейоза. Теоретически такие яйцеклетки пригодны для оплодотворения, но, чтобы проверить это экспериментально, требуется разрешение Комитета по фертильности и эмбриологии человека Великобритании. Пока же Телфер и ее группа рассказали о своих результатах в статье, опубликованной журналом Molecular Human Reproduction.

Уже на этом этапе эксперимент можно считать впечатляющим достижением. Однако Митинори Саитоу из Университета Киото, один из руководителей группы, работавшей с яйцеклетками мышей, предупреждает, что в дальнейшем исследователей могут ждать новые препятствия. Вызывает опасения скорость созревания яйцеклеток. В эксперименте это произошло быстрее, чем в живом организме. Также Саитоу обратил внимание на аномально большие полярные тельца у новых яйцеклеток, что, по его словам, указывает на нарушения развития яйцеклетки.

Эвелин Телфер объясняет более быстрое созревание отсутствием ингибирующих сигналов организма. Но она признает необходимость дальнейших исследований и совершенствования методики. Эдинбургские ученые надеются получить разрешение на оплодотворение выращенных в ходе подобных экспериментов яйцклеток и проследить ранние стадии развития эмбрионов. Законодательство разрешает подобные исследования эмбрионов возрастом не более 13 дней.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector