Ученые получили ранние предшественники сперматозоидов из стволовых клеток в лабораторном «мини-яичке»

Ученые сделали важный шаг к пониманию причин мужского бесплодия, впервые получив ранние предшественники сперматозоидов из человеческих стволовых клеток в лабораторно выращенной модели «мини-яичка». Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Stem Cell и могут открыть новые возможности для изучения нарушений репродуктивной функции и разработки будущих методов лечения бесплодия.

По оценкам исследователей, около 9% мужчин репродуктивного возраста в США сталкиваются с проблемами фертильности. Одной из причин является нарушение развития зародышевых клеток — процесса, в ходе которого эмбриональные клетки превращаются в сперматозоиды. До настоящего времени ученым не хватало лабораторных моделей, способных точно воспроизводить этот сложный процесс.

В новом исследовании использовались индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC), полученные из клеток крови человека и клеток макак-резусов. Под воздействием определенных химических сигналов исследователи превратили их в клетки, подобные первичным зародышевым клеткам (PGCLC) — самые ранние предшественники будущих сперматозоидов.

Поскольку такие клетки не способны развиваться самостоятельно, ученые объединили их с поддерживающими клетками эмбриональных семенников мышей. В результате сформировалась трехмерная структура — ксеногенное реконструированное яичко (xrTestis), имитирующее строение настоящего семенника.

Внутри этой миниатюрной модели начали формироваться семенные канальцы — структуры, в которых в организме происходит образование сперматозоидов. Полученные клетки по своему внешнему виду и активности генов оказались очень похожи на естественные человеческие зародышевые клетки на ранних этапах развития.

Для дальнейшего созревания исследователи пересадили выращенные мини-яички в почки иммунодефицитных мышей, где ткани продолжали развиваться в течение восьми–девяти месяцев, что значительно дольше, чем возможно в обычных лабораторных условиях.

Используя этот подход, ученые успешно получили человеческие зародышевые клетки и впервые вырастили из стволовых клеток сперматогонии макак — незрелые мужские половые клетки. Их сходство с естественными клетками человека и приматов достигало 97%.

Кроме того, исследование показало, что белки NANOS3 и DND1 играют ключевую роль в сохранении жизнеспособности зародышевых клеток и предотвращают их превращение в другие типы клеток. Также ученые установили, что ретиноевая кислота — производное витамина A — запускает процесс созревания этих клеток.

Авторы подчеркивают, что речь не идет о создании полноценных функциональных сперматозоидов и тем более не о готовом методе лечения бесплодия. Однако разработанная модель является одной из самых совершенных систем для изучения раннего развития мужских половых клеток у приматов. Она позволит глубже исследовать генетические причины мужского бесплодия, моделировать заболевания и оценивать безопасность и эффективность будущих методов терапии до начала клинических испытаний.

Следите за NEWS.am Medicine на Facebook и Twitter