Ученые вырастили жизнеспособные искусственные сперматозоиды

Ученым из Йокогамы удалось ранее невозможное: вырастить жизнеспособные искусственные сперматозоиды. Половые клетки "из пробирки" помогут бесплодным парам, где мужчина страдает некроспермией, завести детей. Этот недуг часто является результатом облучения - так что для Японии, пережившей трагедию "Фукусимы", данная проблема может стать особенно актуальной.

Недавно японские ученые из Университета Йокогамы опубликовали результаты своих последних экспериментов по созданию искусственных сперматозоидов. По их заявлению, испытания прошли успешно - большинство получившихся мужских половых клеток были абсолютно "работоспособны", и когда их "познакомили" с яйцеклетками, то сразу же приступили к оплодотворению. Причем дети, получившиеся в результате подобного процесса, родились совершенно здоровыми.

Правда, сразу хочу огорчить тех, кто подумал, что теперь-то мужчины уж точно будут лишними на нашей планете - речь идет не о человеческих, а о мышиных сперматозоидах. Да и искусственными на самом деле их назвать достаточно сложно - ведь данные половые клетки не были созданы людьми, словно знаменитая микоплазма Крейга Вентера, от начала и до конца. Они были выращены из предшественников мужских половых гамет (сперматоцитов первого порядка), однако это произошло не в организме мышей-самцов, а в лабораторных условиях (или, как говорят неспециалисты, "в пробирке").

До сих пор подобного не удавалось достичь вне живого организма. Сперматоциты первого порядка в искусственных условиях чувствовали себя хорошо, но вот делиться с помощью мейоза (деления, в результате которого из клеток с двойным набором хромосом получаются таковые с одинарным) никак не желали. А если вдруг и начинали, то делали это, что называется, "вкривь и вкось", в результате чего 80% получившихся сперматозоидов оказывались непригодными к оплодотворению, а оставшиеся, хоть и могли сделать это, но все же приводили к рождению мышат с разными генетическими дефектами.

Читайте также: Биологи создали "молекулярные протезы" ферментов

Почему преодолеть "мейозный барьер" оказалось так сложно? Для того, что бы понять это, следует вспомнить, что представляет собой данная разновидность деления. Как мы помним, перед делением обычной клетки ее набор хромосом удваивается, и непосредственно перед процессом становиться не двойным, а четверным. После чего клетка делится на две, каждая из которых содержит двойную порцию хромосом.

А вот при мейозе все происходит куда сложнее - сначала сперматоцит первого порядка делиться как обычная клетка, на два сперматоцита второго порядка, которые, как им и положено, обладают двойным набором хромосом. Практически сразу, не удваивая своего ДНК, они делятся на четыре сперматозоида с одинарной порцией наследственного вещества у каждого. При этом все это происходит, что называется, "на автомате", ведь никакого генетического контроля со стороны клеточного ядра при его делении быть не может (с ДНК, которая свернута в хромосому, невозможно считать информацию).

А если дело обстоит так, то все внешние условия, в которых происходит этот сложный процесс, должны быть абсолютно стабильными. Любое изменение температуры, влажности или кислотности сразу же приведет к нарушению работы механизма деления, а то и к полной остановке сперматогенеза. Именно поэтому долгое время и не удавалось запустить мейоз "в пробирке" - даже при современных технологиях ученым достаточно сложно соблюдать данное правило. Однако аккуратным и пунктуальным японским эмбриологам, судя по всему, это удалось.

ГруппаученыхвоглавесдокторомТакехикоОгавадляпроведенияэкспериментавоспользовалиськлеточнойкультурой,взятойизсеменниковлабораторныхмышей.Посколькуонахраниласьв замороженном виде, сначала пришлось аккуратно и медленно разморозить их, после чего они были помещены в идеально подобранные условия, напоминавшие таковые внутри половых желез грызунов. Процесс "созревания" сперматозоидов длился достаточно долго - около 2-х месяцев (в организме мышей это происходит быстрее). Из полученных гамет больше половины оказались абсолютно нормальными.

После этого получившихся "микрофранкенштейнов" ввели самкам мышей, которые сразу же забеременели. В итоге все они родили здоровых мышат, которые, как это выяснилось впоследствии, также произвели на свет абсолютно здоровое потомство. Это говорит о том, что эксперимент по созданию искусственных сперматозоидов увенчался полным успехом.

Исследователи считают, что через какое-то время будет вполне возможно создавать таким же образом искусственные сперматозоиды человека. Это поможет бесплодным парам, где мужчина страдает некроспермией (дефект организма, при котором сперматогенез идет не правильно и гаметы получаются нежизнеспособными) наконец-то завести детей. Кстати, поскольку некроспермия часто является результатом радиоактивного облучения, для нынешней Японии, пережившей катастрофу на АЭС "Фукусима", эта проблема может стать особенно актуальной.

Однако данный метод позволяет получать искусственные сперматозоиды из их предшественников, то есть из половых клеток. Но если вдруг и они в человеческом организме окажутся дефектными? Можно ли будет сделать гаметы из обычных клеток организма. Многие эмбриологи считают, что да.

 

 

Два года назад сотрудникам Медицинской школы Стэнфордского университета (США) уже удалось "уговорить" эмбриональные стволовые клетки человека стать клетками-предшественниками яйцеклеток и сперматозоидов. Группа эмбриологов под руководством доктора Рене Рейхо Пера обработали стволовые клетки, полученные из человеческих эмбрионов белками, которые стимулируют образование гамет. Кроме того, В дополнение к этому стволовые клетки были избавлены от метильных групп своих ДНК, которые наделяют их конкретными чертами, препятствующими способности клеток становиться предшественниками гамет.

Одновременно ученым удалось стимулировать работу генов DAZ и BOULE, которые как раз и регулируют процесс образования половых клеток. В результате одновременная высокопродуктивная работа всех этих генов позволила эмбриологам создать клетки с одинарным набором хромосом, то есть практически сперматозоиды и яйцеклетки. Правда, настоящими мужскими гаметами в итоге стали лишь 2% стволовых клеток, а нормальную яйцеклетку получить так и не удалось.

Читайте также: В начале была... рибонуклеиновая кислота

Интересно, что в конце прошлого года группа ученых из Техасского университета практически повторила работу команды г-жи Пера, получив сперматозоиды из стволовых клеток костной взрослых мышей. Результат получился более впечатляющим - гаметами в итоге стали 30% клеток. Однако только в двух из двенадцати случаях мыши-самки, которым ввели данные сперматозоиды, смогли родить здоровое потомство.

Тем не менее, опыты по превращению стволовых клеток в половые до сих пор продолжаются. Уже никто не сомневается в том, что через пару лет ученые смогут получать сперматозоиды из любых стволовых клеток человеческого организма. А, возможно, и яйцеклетки тоже. Некоторые, правда, опасаются, что как только это произойдет, то процесс размножения человечества, описанный в  знаменитой антиутопии Хаксли "Новый дивный мир", станет реальностью. Хотя с другой стороны, нужно ли этого бояться?..

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"