Американские биологи обнаружили основное препятствие на пути получения стволовых клеток из оплодотворенных яйцеклеток человека, в которые вставляется ядро «взрослой» клетки – такие «отредактированные» зиготы не используют гены «приемного» ядра, из-за чего их развитие останавливается через несколько делений, заявляется в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Зародыши и оплодотворенные яйцеклетки являются идеальным объектом для исследований стволовых клеток человека, однако их использование в научных целях часто сталкивается с непониманием и возмущением в обществе некоторых стран.

Кевин Эгган (Kevin Eggan) из Гарвардского университета (США) и его коллеги решили эту проблему, запустив специальную программу сбора «ненужных» яйцеклеток. Семейные пары могли пожертвовать ученым «лишние» зиготы, которые они ранее сдали на хранение в банк зародышей. За три года ученые получили около 4,1 тысячи эмбрионов, небольшая часть которых (11%) оказалась пригодной для выращивания стволовых клеток.

Биологи разморозили часть зигот и проверили их жизнеспособность. Оказалось, что часть клеток потеряла способность к нормальному делению из-за того, что один из пронуклеусов – ядер яйцеклетки и сперматозоида – не раскрывался в первой фазе деления. Это помогло ученым отделить поврежденные клетки от здоровых зигот.

Затем исследователи пересадили в эти зародыши ядро от обычной «взрослой» клетки, растворив часть оболочки яйцеклетки при помощи биологического «растворителя» нокодазола. Как отмечают ученые, большинство таких операций закончилось успешно – 53 зиготы, или 77% от общего количества яйцеклеток, приняли «чужое» ядро. Однако уже второе деление и переход в стадию дробления пережили лишь 33 зародыша, и ни одна клетка так и не перешла в стадию бластоцисты – шара из клеток, который прикрепляется к стенке матки.

Ученые попытались найти причину такой резкой остановки деления, вставив в геном «отредактированной» зиготы ген зеленой флуоресценции GFP. На первых делениях такие клетки светились зеленым светом, интенсивность которого падала с каждым делением. Биологи проанализировали белковое содержимое клетки и обнаружили, что все гены, нужные для развития зародыша, в «пересаженном» ядре зиготы оказались «выключены»: через несколько делений исходные запасы «продуктов» этих генов, белков и сигнальных РНК, заканчиваются, и программа развития останавливается.

Чтобы проверить свои выводы, авторы статьи ввели в здоровые зиготы токсин бледной поганки альфа-аманитин, который блокирует нормальное считывание ДНК. Такие клетки вели себя так же, как и «отредактированные» зиготы – их развитие остановилось на стадии дробления.

Исследователи усомнились в чистоте своего метода и вставили ядро «взрослой» клетки в яйцеклетку мыши аналогичным образом. В отличие от человеческих зигот, клетки мыши продолжали развиваться в нужном направлении без каких-либо задержек или остановок.

Биологи полагают, что решение этой загадки позволит получать эмбриональные стволовые клетки, готовые для использования в медицинских целях.