Клетки кожи мышиных самцов превратили в яйцеклетки, пригодные для оплодотворения.

Скоро двадцать лет как мы знаем, что любую нашу клетку можно превратить в клетку другого вида, например, клетку кожи в нейрон. Нужно только произвести некоторые молекулярно-биологические операции. В 2006 году Синья Яманака с коллегами показал, как коктейль из четырёх белков возвращает зрелую, специализированную клетку в детство — она утрачивает свои взрослые функции и становится очень похожа на стволовую клетку эмбриона. Такие клетки получили название индуцированных стволовых плюрипотентных клеток — они могут очень, очень долго делиться и их развитие можно направить в любую сторону. (Плюрипотентность как раз и означает, что такая клетка, как настоящая эмбриональная клетка, может превратиться в любую функциональную клетку — мышечную, эпителиальную, нервную и т. д.) Нужно только подобрать верные белковые инструкции: как и с превращением зрелой клетки в индуцированную стволовую, тут всё решают белки, управляющие активностью генов. Только сначала мы обрабатываем зрелую клетку белками, которые включают в ней, грубо говоря, эмбриональные гены, а потом получившуюся стволовую клетку обрабатываем белками, которые дадут ей новую специализацию.

(Фото: Mycroyance / Flickr.com) 

Синья Яманака получил за своё открытие Нобелевскую премию, а число исследований с индуцированными стволовыми клетками с тех пор достигло астрономической величины. Обычно клетки для такого превращения берут из кожи — это проще всего. Что до того, во что их можно превратить, то справедливости ради стоит сказать, что проделать нужное перепрограммирование далеко не всегда легко. Например, как сделать яйцеклетку из клетки кожи самца? Как можно догадаться, проблема тут в хромосомах. У клетки кожи будет, разумеется, самцовый набор половых хромосом: X и Y. Индуцированная стволовая клетка тоже будет с «иксом» и «игреком». Дальше нам нужно получить то, что называется клеткой-предшественницей половых клеток. Такие клетки-предшественницы и у самцов, и у самок делятся особым образом, так что на выходе получаются половые клетки не с двойным (диплоидным), а с одинарным (гаплоидным) набором всех хромосом. У самцов образуются сперматозоиды, несущие либо X, либо Y; у самок — яйцеклетки, несущие только X. Можно попытаться стволовую клетку с самцовым набором половых хромосом направить в сторону самочьей клетки-предшественницы. Однако из-за того, что в ней будут разные половые хромосомы (то есть X и Y, а не X и X), клетка-предшественник не сумеет поделиться «по-самочьи», то есть с образованием полноценной яйцеклетки.

Всё же эту задачу удалось решить сотрудникам Университета Кюсю, Университета Осаки и других научных центров Японии. Они воспользовались тем, что стволовые клетки при делении пусть редко, но всё же иногда теряют одну из половых хромосом. В жизни такие утраты бесследно не проходят и неправильная клетка погибает. Но в лаборатории стволовую клетку, в которой оказалась одна-единственная Х-хромосома, можно поймать, чтобы эту одну-единственную Х-хромосому удвоить. Удвоить хромосому можно с помощью специальных веществ, которые влияют на распределение генетического материала в делящейся клетке. Нужно вмешаться, когда клетка с одним «иксом» захочет поделиться и сделает копию Х-хромосомы, и вмешаться так, чтобы одной дочерней клетке досталось два «икса», а другой ничего. Теперь у нас будет стволовая клетка, которую мы получили от клетки кожи самца, но у которой, тем не менее, обе половые хромосомы женские. И теперь из неё можно спокойно сделать клетку-предшественницу яйцеклетки, а из предшественницы — саму яйцеклетку. А яйцеклетку оплодотворить настоящим сперматозоидом, пересадив эмбрион в суррогатную мать.

Все эти молекулярно-клеточные выкрутасы описаны в вышедшей позавчера статье в Nature. Исследователям удалось получить настоящих живых мышат, которые таким образом родились от двух отцов. Однако из шестисот тридцати эмбрионов мышатами стали только семь, то есть чуть больше 1%. Эффективность процедуры, мягко говоря, не слишком выдающаяся, и не очень понятно, можно ли её увеличить. Впрочем, даже с такой эффективностью вполне можно попытаться восстановить численность некоторых исчезающих животных, от которых остались считанные самцы и самки, категорически не желающие спариваться друг с другом.

Кстати, пять лет назад мы писали о других экспериментах, в которых лабораторные мышата рождались от двух самок или от двух самцов. Хотя подход в том исследовании был немного другой, процент жизнеспособных эмбрионов был также весьма невелик.