[ad_1]
Различные типы клеток — скажем, клетки сердца, печени, крови и сперматозоиды — обладают характеристиками, которые помогают им выполнять свою уникальную работу в организме. В общем, эти характеристики жестко запрограммированы. Без вмешательства клетка сердца не может спонтанно превратиться в клетку печени.
Тем не менее, исследователи из Школы ветеринарной медицины Университета Пенсильвании, работающие с сотрудниками из Техасского университета в Сан-Антонио и Техасского института биомедицинских исследований, побудили клетки крови мартышек приобрести гибкость стволовых клеток. Затем они приказали этим стволовым клеткам приобрести характеристики предшественников сперматозоидов.
В журнале электронная жизнь, они сообщают о своем пошаговом процессе перемонтажа ячеек. Находки — первые у мартышек, маленьких обезьян — открывают новые возможности для изучения биологии приматов и разработки новых вспомогательных репродуктивных технологий, таких как в пробирке гаметогенез, процесс образования зародышевых клеток, сперматозоидов или яйцеклеток в лабораторной посуде, подобный тому, как в пробирке оплодотворение включает в себя создание эмбриона вне человеческого тела.
«Ученым известно, как создавать функциональные сперматозоиды и яйцеклетки из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток у мышей, но зародышевые клетки мыши сильно отличаются от зародышевых клеток человека», — говорит Котаро Сасаки, доцент Пенсильванского ветеринарного университета. «Изучая мартышек, биология которых больше похожа на нашу, мы можем заполнить этот пробел».
Чтобы понять, как генерировать зародышевые клетки, исследователи сначала изучили предшественники зародышевых клеток из эмбрионов мартышек, которые никогда не были строго охарактеризованы для этого вида. Они обнаружили, что эти клетки ранней стадии, известные как первичные зародышевые клетки (ПЗК), несут определенные молекулярные маркеры, которые можно отслеживать с течением времени. Выполнение секвенирования одноклеточной РНК на этих клетках показало, что PGCs экспрессируют гены, характерные для зародышевых клеток ранней стадии, и гены, связанные с эпигенетическими модификациями, которые регулируют экспрессию генов. PGCs, однако, не экспрессируют гены, которые, как известно, включаются позже в процессе развития зародышевых клеток, когда клетки-предшественники мигрируют в яичники или семенники для завершения своего созревания.
Их результаты «согласовывались с представлением о том, что зародышевые клетки мартышек подвергаются процессу перепрограммирования», — говорит Сасаки, который «отключает» определенные маркеры и позволяет PGC проходить этапы развития зародышевых клеток. Паттерны, которые исследователи наблюдали в клетках мартышек, очень напоминали те, что были обнаружены как у людей, так и у других видов обезьян, но отличались от таковых у мышей, что является еще одной причиной, по которой мартышки могут быть ценной моделью для исследований репродуктивной биологии.
Получив эту информацию, команда приступила к попытке искусственно воссоздать процесс разработки в лаборатории. Первый шаг: превратить клетки крови в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), клетки, которые сохраняют способность давать начало ряду других типов клеток.
«У меня большой опыт работы с клеточными культурами и индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками, но создание стабильной культуры для клеток мартышек было трудной частью исследования», — говорит Ясунари Сейта, научный сотрудник лаборатории Сасаки и ведущий автор. .
После долгих проб и ошибок и применения уроков, извлеченных из исследований на мышах, людях и других, Сейта остановился на стратегии, которая позволила ему создавать и поддерживать стабильные культуры ИПСК. Ключом к успеху стало добавление ингибитора сигнального пути, регулируемого белком Wnt, который участвует в различных клеточных функциях, таких как дифференцировка клеток.
Следующим шагом был переход от иПСК к предшественникам зародышевых клеток. Опять же, для разработки протокола этого преобразования потребовались значительные эксперименты. Метод, который работал лучше всего, заключался в добавлении коктейля факторов роста, чтобы успешно побудить от 15 до 40% их культуры принять характеристики этих предшественников зародышевых клеток.
«Мы были рады видеть эту эффективность и смогли расширить наши культуры, проходя их несколько раз и наблюдая хороший экспоненциальный рост», — говорит Сасаки. «Клетки сохранили ключевые маркеры зародышевых клеток, но не экспрессировали другие маркеры, связанные с миграцией в гонады».
На заключительном этапе исследования исследовательская группа уговорила эти выращенные в лаборатории клетки приобрести характеристики зародышевых клеток более поздних стадий. На основе метода, который Сасаки и его коллеги установили ранее на клетках человека и сообщили в 2020 г. Связь с природой бумаги, они культивировали клетки с клетками яичек мыши в течение месяца. Результатом стал успешный рост некоторых клеток, которые начали включать гены, связанные с предшественниками сперматозоидов более поздних стадий.
Разработка новых подходов к изучению мартышек побуждает группы Пенсильвании и Техасского университета в Сан-Антонио, а также научное сообщество в целом использовать этот вид в качестве важной исследовательской модели. Например, мартышки обладают когнитивным функционированием, которое во многом напоминает человеческое, и, таким образом, может привести к новым открытиям в неврологии.
Для группы Сасаки, больше всего заинтересованной в развитии репродуктивной системы, мартышки представляют собой новый путь для проведения исследований нормального и аномального развития, а также фертильности.
«Когда вы думаете о клиническом применении вспомогательных репродуктивных технологий, таких как в пробирке гаметогенеза может возникнуть множество этических, юридических проблем и проблем безопасности», — говорит Сасаки. «Нам определенно нужна хорошая доклиническая модель для изучения, прежде чем мы перейдем к клиническому переводу на человека».
Котаро Сасаки — доцент кафедры биомедицинских наук Школы ветеринарной медицины Пенсильванского университета.
Ясунари Сейта — научный сотрудник Школы ветеринарной медицины Пенсильванского университета.
Соавторами Сасаки и Сейты являются Керен Ченг из Penn Vet; Техасский университет в Сан-Антонио Джон Р. МакКэрри, Номеш Яду, Исамар Сантана Торо, Ли-хуа Йен, Шон Варгас, Кристофер С. Навара и Брайан П. Херманн; и Ян Х. Чизман из Техасского института биомедицинских исследований, Алек Бэгвелл и Коринна Н. Росс. Сейта и Ченг были соавторами, а Сасаки, Навара и Германн — соавторами.
Исследование было поддержано Open Philanthropy Project (гранты 197906 и 10080664), Национальными институтами здравоохранения (гранты DA054170, HD090007, OD011133 и MD007591) и Национальным научным фондом (гранты 1337513 и 2018408).
[ad_2]
Найдите лучший подарок для женщины на сайте https://kam24.ru/news/materials/20230211/cvety-kak-idealnyy-podarok-dlya-zhenshchiny.html.