Способ оплодотворения женщин костным мозгом

Стволовые клетки костного мозга необходимы для наступления беременности

Согласно исследованию ученых Йельского университета, костный мозг может играть определяющую роль в способности женщины забеременеть. В экспериментах на мышах авторы работы установили, что после оплодотворения яйцеклетки стволовые клетки костного мозга перемещаются через кровоток в матку, где помогают преобразовать слизистую оболочку матки, чтобы к ней мог присоединиться эмбрион. Если этого присоединения (имплантации) не происходит, эмбрион гибнет на ранней стадии развития.

«Мы всегда знали, что для беременности необходимы две вещи, — говорит доктор Хью Тейлор (Hugh Taylor), старший автор исследования. — У вас должны быть яичники, чтобы производить яйцеклетки, а также у вас должна быть матка, чтобы получить эмбрион. Но знание о важной роли костного мозга стало изменением парадигмы». Его коллега Решеф Таль (Reshef Tal) объясняет: «Некоторые из этих мезенхимальных стволовых клеток, происходящих из костного мозга, перемещаются в матку и становятся децидуальными клетками, которые являются клетками, необходимыми для процесса имплантации и поддержания беременности».

Благодаря этим клетком внутренняя слизистая оболочка матки (эндометрий) превращается в так называемую децидуальную, или отпадающую оболочку, которая развивается в области имплантации эмбриона, а затем распространяется на всю внутреннюю поверхность матки. Особые части этой оболочки входят в состав плаценты и образуют оболочку зародыша.

В нынешнем исследовании у мышей с дефектом гена Hoxa11, который проявляется в нарушении развития эндометрия, пересадка костного мозга от здорового донора повышала шансы на благополучную беременность, способствуя достаточному развитию децидуальной оболочки. Этот эксперимент стал возможен благодаря прорыву, который Таль и Тейлор совершили несколько лет назад, когда сумели провести пересадку костного мозга самкам мышей, сохранив у них здоровые яйцеклетки (обычно перед трансплантацией донорского костного мозга уничтожают все клетки имеющегося костного мозга при помощи радиации или химиотерапии). Ученым удалось найти препарат, уничтожающий костный мозг, но не наносящий вреда яйцеклеткам.

Таль, Тейлор и их коллеги намерены перенести свои исследования на людей и попытаться при помощи стволовых клеток костного мозга лечить случаи невозможности имплантации эмбриона. «Когда у пациента поврежден эндометрий, что приводит к бесплодию или повторной потере беременности, слишком часто мы не можем это исправить. Костный мозг можно считать еще одним важным репродуктивным органом. Это открытие дает новые возможности для лечения заболевания, которое раньше было неизлечимо», — считает Таль. Хотя перед началом клинических испытаний необходимо еще провести дополнительные исследования, авторы работы рассчитывают, что их метод в конце концов поможет пациентам.

Исследование опубликовано в журнале PLoS Biology.

Источник

Мы близки к тому, чтобы делать детей из стволовых клеток. Чем это грозит?

В 2007 году группа исследователей сообщила о поразительном открытии: они создали подобные сперматозоидам клетки из стволовых клеток, полученных из костного мозга человека. Однако два года спустя исследование было удалено из-за обвинений в плагиате. И вот, тринадцать лет спустя, способность создавать функциональную человеческую сперму из стволовых клеток остается задачей многих ученых во всем мире. Ведь это могло бы раз и навсегда решить проблему людей, у которых не получается зачать ребенка. И получить при этом надежду на дальнейшую эволюцию. И судя по результатам исследований, получить сперматозоиды из стволовых клеток гораздо реальнее, чем попасть в черную дыру.

С помощью костного мозга человечество оказалось на пороге репродуктивной эволюции

Можно ли создать половые клетки из стволовых клеток

Ученые пытались выяснить, как создать функционирующие человеческие гаметы — яйцеклетки и сперму — из стволовых клеток в течение 20 или 30 лет, говорит Витторио Себастьяно, биолог из Стэнфордского университета, чьи исследования сосредоточены на репродуктивной биологии. Это поможет людям, борющимся с бесплодием, иметь детей, а ученые смогут раскрыть секреты человеческого развития. С 2007 года они добились значительного прогресса в этом направлении, создав здоровых детенышей мышей из гамет, генерируемых стволовыми клетками, и даже незрелые яйцеклетки человека. Но впереди еще долгий путь, прежде чем ученые смогут превратить костный мозг в человеческих младенцев.

Мы действительно пытаемся найти способы эффективно и надежно генерировать половые клетки, которые в краткосрочной перспективе можно использовать для зачатия детей, — говорит Себастьяно.

Чем это отличается от ЭКО

Когда в 1978 году родился первый ребенок, зачатый с помощью экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), это стало большим шагом вперед в репродуктивной науке и предвестником исследований стволовых клеток, проводимых сегодня. Но ЭКО не подходит для каждого человека или пары, пытающейся завести ребенка. Например, его нельзя сделать тем, кто родился без гамет или получил агрессивное лечение рака в молодом возрасте. Новый научный метод предоставит этим людям новый шанс на рождение своих детей.

Следующий важный шаг был сделан в 2000-х годах, когда были созданы индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). Эти клетки получают из клеток крови или кожи и перепрограммируют, чтобы превратить их в эмбриональные клетки, которые смогут развиваться в организме. С тех пор исследователи пытались выяснить, как превратить эти эмбрионоподобные клетки в функциональные сперматозоиды и яйцеклетки.

Колония индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, используемых для лечения редкого генетического заболевания — анемии Фанкони.

По словам Себастьяно, эта работа отчасти осложнялась тем, что ученые не могли полностью понять, что происходит с человеческим эмбрионом во время нормального развития. Ученые разбирают этот процесс на мышах, потому что грызунов легко изучать в лаборатории. Но этические ограничения и технические факторы (например, доступ к эмбрионам в нужный момент) затрудняют изучение этого явления на людях.

Искусственно выращенные яйцеклетки

Несмотря на препятствия, ученые добились значительного прогресса за последние 10 лет. В 2012 году группа исследователей в Японии создала оплодотворенные яйца мышей из стволовых клеток и использовала эти яйца для выведения здоровых мышей. Таким образом ученые показали, что можно заставить эти клетки стать полностью функциональными яйцеклетками или спермой.

Группа ученых смогла превратить стволовые эмбриональные клетки мыши в клетки, функционирующие как сперматозоиды.

В 2018 году та же группа японских ученых совершила еще один крупный прорыв. Используя клетки крови человека и технику плюрипотентных стволовых клеток, им удалось произвести человеческую яйцеклетку.

По словам ученых, аналогичные попытки предпринимаются и для создания спермы. На протяжении многих лет проводилось несколько экспериментов создать спермоподобные клетки, в том числе во время исследования костного мозга в 2007 году. Вероятно, в ближайшие несколько лет мы сможем генерировать полностью функциональные сперматозоиды и яйцеклетки. Однако вопрос будет в том, как ученые проверят качество этих гамет.

Первый в истории науки эмбрион, созданный без готовых яйцеклеток и сперматозоидов. Достичь этого получилось благодаря выращиванию эмбриона из стволовых клеток прямо в чашке Петри на микроскопическом 3D-каркасе из геля.

Чем опасно выращивание детей из стволовых клеток?

Единственный способ полностью оценить качество и функциональность спермы или яйцеклетки — это использовать их, то есть попытаться оплодотворить другую гамету и произвести на свет ребенка. Вот почему к этой работе нужно подходить с особой осторожностью. Как только ученые разработают методы, которые, по их мнению, производят зрелые человеческие яйцеклетки и сперму, следующим шагом будет тестирование этих наработок на приматах. Таким образом исследователи могут проследить всю жизнь отдельных животных, выращенных с помощью этого метода, чтобы увидеть, не возникнут ли какие-либо неожиданные проблемы, говорит Себастьяно.

Если вам интересны такие исследования, подпишитесь на нас в Яндекс.Дзен, чтобы не пропускать новые материалы!

Биолог не сомневается, что однажды эти стволовые клетки могут помочь людям, борющимся с бесплодием, произвести на свет здоровых детей. Конечно, есть также важные этические соображения, которые необходимо тщательно учитывать. Он отмечает, что этот метод может повлиять на человеческую жизнь на уровне поколений. И многие люди также обеспокоены другими последствиями в будущем, такими как способность создавать «дизайнерских младенцев» или производить потомство из волос, украденных у ничего не подозревающих знаменитостей. Необходимо начать прорабатывать медицинские и юридические вопросы, связанные с этим методом, сейчас, прежде чем он станет жизнеспособным.

Очевидно, существует необходимость в создании детей данный способом, но поскольку мы действительно имеем дело с очень уникальным типом клеток… нам нужно быть осторожными.

Источник

Яйцеклетки и сперматозоиды из стволовых клеток

От бесплодия спасут искусственные половые клетки
Алексей Тимошенко, GZT.ru

Биологам впервые удалось получить половые клетки из эмбриональных стволовых. Это крайне важный шаг в получении искусственной спермы и яйцеклеток, ведь в перспективе именно с их помощью будут лечить бесплодие.

Группа ученых из Стэнфордского университета (США, штат Калифорния) опубликовала в журнале Nature статью, в которой рассказала о получении из эмбриональных стволовых клеток человеческих гамет – половых клеток. Об их непосредственном применении в репродуктивной медицине говорить преждевременно, хотя теоретически работа биологов может привести к радикальному решению проблемы бесплодия.
Бесплодие: окончательное решение вопроса?

Бесплодие у человека может быть вызвано целым рядом причин. Сложный и деликатный процесс формирования яйцеклеток и сперматозоидов зависит от сотен, если не тысяч факторов, и в настоящее время далеко не всегда удается справиться с его нарушениями.

Открытие стволовых клеток и последующее изучение их свойств дает определенную надежду на решение деликатной проблемы. Стволовые клетки могут неограниченно делиться и впоследствии приобретать различную специализацию, давая начало самым разным тканям и органам. Так почему бы их не использовать и для получения в лабораторных условиях половых клеток? Ведь репродуктивные органы формируются в конечном итоге всего из их нескольких штук!

Если в пробирке удастся вырастить из стволовых клеток сперматозоиды или яйцеклетку, главное – чтобы будущая мама смогла выносить подсаженный в матку эмбрион. Или можно прибегнуть к суррогатному материнству: тогда детей смогут иметь даже те пары, которые столкнулись с самыми тяжелыми нарушениями репродуктивной функции – отсутствием матки, яичников или семенников.

Впрочем, выращивать яйцеклетки и сперматозоиды из клеток, которые изначально половыми не являются, только предстоит научиться. Еще нужно будет понять, как перепрограммируется стволовая клетка, изучить возможные риски, отработать множество разных методов – именно над этими проблемами сейчас и работают ученые.
Прогресс не стоит на месте

О работах в области искусственных гамет в GZT.RU уже рассказывалось: летом 2009 года ученым из США удалось вырастить яйцеклетку из незрелого фолликула (пузырька внутри яичника, где формируется яйцеклетка в нормальных условиях), а их британские коллеги даже прошли весь путь, от стволовой клетки до сперматозоида.

И вот сделан новый шаг. Калифорнийская группа исследователей идентифицировала гены, воздействуя на которые удалось направить стволовые клетки по пути формирования гамет. Гены, обозначенные как DAZ и BOULE, оказались необходимы для мейоза – специфического для образования половых клеток процесса.

Обычные клетки делятся митозом: пополам и с получением каждой дочерней клеткой двойного комплекта ДНК. Половые же клетки образуются путем мейоза – делением два раза подряд с получением в итоге четырех клеток с одинарным комплектом генетического материала. При слиянии сперматозоида и яйцеклетки снова получается клетка, несущая двойной набор ДНК, и в дальнейшем уже она начинает делиться митозом.

Хотя ученые использовали эмбриональные стволовые клетки, прогресс в области получения стволовых клеток позволяет надеяться на то, что со временем удастся отработать и достаточно надежные методики получения стволовых клеток из обычных. В таком случае у пациента можно будет взять крошечный кусочек кожи или иной ткани, выделить из него группу клеток, превратить их в стволовые, потом провести еще одну манипуляцию – и получить сперматозоиды или яйцеклетки.

Описанные многостадийные манипуляции сейчас кажутся крайне сложными. Ученые подчеркивают, что их работа «значительна с точки зрения дальнейших научных исследований в этой области», и только потом добавляют осторожное: «И потенциальных клинических применений». Подводных камней на пути решения проблемы бесплодия еще очень много, но движение вперед продолжается, и это исследование – тому наглядное свидетельство.

Источник

Донорские клетки костного мозга помогли мышам забеременеть

Американские медики выяснили, что в начале беременности стволовые клетки из костного мозга отправляются в матку и размножаются там, образуя участок плаценты. Пересадив костный мозг от здоровых мышей бесплодным мутантным животным, исследователи смогли восстановить работоспособность матки, а в некоторых случаях вернули мышам плодовитость. Работа опубликована в журнале PLoS Biology.

Красный костный мозг часто считают главным врагом эмбриона: там образуются иммунные клетки, а их с точки зрения плод — это чужеродное тело в организме матери и с ним нужно бороться. Именно поэтому некоторые стволовые клетки мигрируют из организма плода в красный костный мозг матери и подавляют там воспаление, чтобы иммунные клетки не развернули «боевые действия».

Решеф Таль (Reshef Tal) и его коллеги из Йельской медицинской школы обнаружили, что иногда красный костный мозг выступает как союзник эмбриона и становится источником клеток для плаценты.

Ученые воспользовались собственным методом: мышам вводили химиотерапевтический препарат вместе с веществом SCF (stem cell factor, сигнальная молекула для стволовых клеток). В результате стволовые клетки костного мозга погибали, а половые клетки оставались живы. Затем мышам пересаживали клетки красного костного мозга от флуоресцентного донора — животного, в геном которого был встроен ген зеленого флуоресцентного белка. Анализ костного мозга реципиентов показал, что донорские клетки активно заселяют освободившуюся нишу и животные становятся химерами.

Когда мыши-реципиенты забеременели, исследователи разглядели внутри их матки скопление зеленых светящихся клеток — в том самом месте, куда имплантировались эмбрионы. Ученые окрасили эти клетки на характерные поверхностные маркеры и обнаружили, что вместо клеток крови пришельцы из костного мозга превратились в клетки децидуальной ткани — материнской части плаценты.

Затем исследователи повторили свой эксперимент на мутантных мышах с дефектом гена Hoxa11. Это один из факторов транскрипции, который участвует в процессах размножения и развития. Мыши, лишенные обеих копий гена Hoxa11, не способны забеременеть вообще, а гетерозиготы приносят в 1,5-2 раза меньше потомства, чем обычные животные. Ученые предположили, что с помощью пересадки костного мозга можно спасти мышей от бесплодия.

В их эксперименте участвовали несколько групп: контрольная (здоровые мыши, которым пересаживали костный мозг от здоровых мышей), а также гомо- и гетерозиготы по мутации, которые получали клетки от здоровых мышей или мутантных гомозигот. Как и следовало ожидать, контрольная группа размножалась хорошо, а мутанты, которым пересадили костный мозг мутантов, не размножались вообще.

После пересадки здорового костного мозга мутанты, лишенные здоровых копий гена, все равно не могли забеременеть. Тем не менее, в их матке возникала децидуальная ткань: донорские клетки делились сами и благотворно влияли на соседей.

Гетерозиготы приносили в два раза меньше потомства, чем контроль, если получали костный мозг мутантов. Зато если гетерозиготам пересаживали здоровые стволовые клетки, они размножались так же хорошо, как и контрольная группа. Таким образом, пересадки костного мозга оказалось достаточно, чтобы вернуть им плодовитость.

В отличие от мыши, у человека децидуальная ткань возникает не в процессе имплантации эмбриона, а перед ней — в ходе каждого менструального цикла, после овуляции. Тем не менее, известно, что и у человека количество белка Hoxa11 часто снижается при разных патологических состояниях, включая эндометриоз и выкидыш. И не исключено, что донорские клетки костного мозга могут оказаться полезны женщинам для сохранения беременности.

Довольно часто костный мозг все-таки восстает против зародыша, и тогда развивается воспаление, угрожающее его жизни и здоровью женщины. Ученые выяснили, что такую ситуацию может спасти аспирин — распространенное противовоспалительное.

Источник