Международный коллектив ученых выяснил, что при возврате клеток взрослого организма в первоначальное неспециализированное состояние у них пропадают хромосомы. Это знание может помочь людям с бесплодием.
ДНК в клетках человека, как и любого другого организма, поделена на хромосомы. В норме их 46 (23 пары), 2 из которых половые (XX — у женщин, XY — у мужчин). Анеуплоидия — наличие дополнительных хромосом — приводит к системным нарушениям работы организма. Самая распространенная анеуплоидия — наличие третьей половой хромосомы — XYY или XXY (синдром Клайнфельтера) — встречается у одного человека из тысячи, и часто приводит к бесплодию. Носители дополнительной Y хромосомы чаще оказываются способны произвести потомство, так как половые клетки, делясь, ее нередко утрачивают, превращаясь в «здоровые». А в случае лишней Х хромосомы прогнозы гораздо менее оптимистичны.
Клетки зародыша человека на ранних стадиях развития плюрипотентны, то есть способны специализироваться в любые виды клеток. Процедуру возвращения взрослых клеток в плюрипотентное состояние называют репрограммированием.
Ученые из Лондона и Киото репрограммировали клетки соединительной ткани взрослых мышей, как здоровых, так и несущих лишние половые хромосомы. Оказалось, что в процессе возвращения в плюрипотентное состояние клеткам свойственно терять хромосомы. Однако хромосомы из стандартного набора исчезали при этом реже, чем избыточные.
Таким образом, из мышей-носителей лишних хромосом удалось получить здоровые плюрипотентные клетки. Затем эти полученные клетки подсадили в семенники других мышей, где трансплантаты успешно превратились в сперматозоиды, способные оплодотворять яйцеклетки и давать здоровое потомство.
Тогда ученые задались вопросом, умеют ли клетки избавляться от других, неполовых хромосом. Для этого была создана линия мышей, несущих третью 21ю хромосому человека (так как мыши с собственной лишней 21 хромосомой не выживают), как при синдроме Дауна. И в этом случае, так же, как и в предыдущем, при репрограммировании 10 из 16 клеточных культур эту дополнительную хромосому утратили.
Наконец, настало время экспериментов с клетками человека. Ученые проверили свою методику на фибробластах, полученных от пациентов с синдромом Дауна и Клайнфельтера. Оказалось, что человеческие клетки тоже теряют хромосомы в ходе репрограммирования, хоть и реже, чем мышиные.
Механизм этого явления пока неизвестен, но несмотря на это, ученые рассчитывают, что технология будет полезна пациентам, страдающим бесплодием. Имплантировать репрограммированные клетки, конечно же, опасно из-за риска развития опухолей, но использовать их для экстракорпорального оплодотворения, вероятно, станет возможно.
Исследования опубликовано в журнале Science.