Учените се доближиха до създаването на човешки яйцеклетки и сперматозоиди в лабораториите

Едно ново откритие може да промени живота на милиони семейства.

В продължение на десетилетия изследователите проучват как да създадат сперматозоиди и яйцеклетки от кожни клетки чрез технологията на индуцираните плурипотентни стволови клетки. Тази технология даде възможност да се превърнат кожни клетки от мишки във функционални сперматозоиди и яйцеклетки, в резултат на което се ражда здраво потомство от две майки или двама бащи. За хората обаче подобна техника досега не съществуваше.

Важната роля на епигенетиката

Професор Мичинори Сайто от университета в Киото обяснява, че една от причините е в химическите „маркери“, известни като епигеноми, които контролират активността на гените. Тези маркери съхраняват своеобразна памет в ранните репродуктивни клетки и за да се развият те в сперматозоиди или яйцеклетки, тази памет трябва да бъде изтрита.

Неотдавна екипът на Сайто разработи техника за изтриване на тези маркери. Започвайки с първични зародишни клетки (клетки, които по-късно се превръщат в сперматозоиди или яйцеклетки), учените добавят протеин, който заличава паметта на клетките и стимулира развитието им.

Сайто заяви, че тяхното изследване е фундаментална стъпка в разбирането на човешката биология и принципите на епигенетичното препрограмиране, което е и значителен напредък в създаването на сперматозоиди и яйцеклетки в лаборатория. То би могло да помогне на двойките, които страдат от проблеми с безплодието.

Епигенетични маркери и тяхното значение

Преди това екипът на Сайто е превърнал стволовите клетки в клетки, наподобяващи ранните репродуктивни клетки. Епигенетичният пейзаж на тези клетки обаче остава непокътнат, което възпрепятства тяхното развитие. За да се справят с този проблем, учените смесват човешки клетки с клетки на мишки от репродуктивните области на тялото, с което създават среда, наподобяваща яйчници или тестиси. Това се е получило, но процесът е бил неефективен и свързан с рискове.

В новото изследване учените се фокусират върху един протеин – BMP2, който е известен с ролята си в образуването на кости и хрущяли. Оказа се обаче, че той също така насърчава епигенетичното препрограмиране. Като добавят BMP2 към лабораторните клетки, изследователите постигат значителен напредък в тяхното развитие, формирайки предшествениците на човешките сперматозоиди и яйцеклетки.

Перспективи и предизвикателства

Въпреки успеха, третираните с BMP2 клетки не успяват да се развият напълно в зрели сперматозоиди и яйцеклетки. Това означава, че препрограмирането не е било пълно. Непълното премахване на епигенетичните белези може да доведе до сериозни заболявания, ако такива клетки се използват за клинични цели.

Учените откриха и мрежа от молекули, която може да обясни защо BMP2 активира епигенетичното препрограмиране. Вероятно той променя активността на протеин, който добавя маркери към ДНК, но са необходими допълнителни изследвания, за да се разбере точният механизъм.

Технологията за ин витро гаметогенеза е все още в начален стадий и предстои много работа. Въпреки това вече е очевидно, че тази област се развива бързо, като повдига сериозни етични и социални въпроси. Лабораторните гамети могат да помогнат за лечението на генетични заболявания, но могат да доведат и до създаването на генетично модифицирани хора.

Сайто признава рисковете и приветства обществения дебат по въпроса.

„Предстои много работа и пътят ще бъде дълъг, особено като се имат предвид етичните, правните и социалните аспекти на клиничното приложение на тази технология“, казва той. „Въпреки това направихме значителна крачка напред към потенциалното приложение на тази технология в репродуктивната медицина“.