Догма и ее ниспровержение: Зеленые яйцеклетки
Общеизвестная догма биологии говорит о том, что производство половых клеток в организме мужчины продолжается практически всю его жизнь, тогда как женщины уже рождаются с определенным набором яйцеклеток (ооцитов), и ограничены лишь этим количеством. Это утверждение, конечно, равным образом касается самцов и самок и других млекопитающих.
Однако в последние годы благодаря работам, которые ведет группа американского исследователя Джонатана Тилли (Jonathan Tilly) эти представления пошатнулись. Эксперименты, поставленные ими на мышах — а недавно и на культуре человеческих клеток — показали, что яйцеклетки вполне способны вырабатываться и взрослым организмом. Впрочем, до окончательного опровержения этой старой догмы еще далеко.
Сформировалась она еще в середине ХХ в., когда было показано, что примерно к середине периода внутриутробного развития у девочек завершается формирование яйцеклеток, и рождаются они, имея их около миллиона. После достижения половой зрелости с каждым месячным циклом расходуется примерно тысяча яйцеклеток, которые перемещаются в фаллопиевы трубы, где редкие из них оказываются оплодотворены, а прочие идут «в расход». По мере исчерпания запаса ооцитов у женщины наступает менопауза.
Схема казалась простой и ясной, однако в 2004 г. Тилли и его коллеги опубликовали потрясающие результаты экспериментов с мышами. Они показали, что в каждом менструальном цикле самки теряют куда больше яйцеклеток, нежели можно было бы ожидать, исходя из этих представлений. На самом деле, при таком расходе первоначального запаса ооцитов на всю жизнь им никак не хватит. Ученые предположили, что и у взрослых мышей продолжается формирование новых яйцеклеток, которые образуются из еще неизвестной формы стволовых клеток. Впрочем, тогда эти данные подверглись целому шквалу критики, в которой прямо заявлялось, что авторы существенно переоценили интенсивность гибели яйцеклеток.
Однако пять лет спустя идеи эти получили некоторое подтверждение от биологов из Шанхая, работающих в группе профессора Цзи У (Ji Wu): из яичников самок мышей им удалось изолировать «женские половые стволовые клетки» (стволовые клетки оогониев). Ученые поставили такой эксперимент: в геном этих стволовых клеток внедрили ген зеленого флуоресцентного белка, после чего поместили их в яичники стерильных (неспособных к выработке собственных яйцеклеток) самочек. Вскоре из этих модифицированных стволовых клеток вызрели полноценные яйцеклетки, они были оплодотворены и дали рождение «светящимся» мышам, наличие гена зеленого флуоресцентного белка в которых было заметно и невооруженным глазом.
С другой стороны, наличие таких же стволовых клеток в яичниках представительниц нашего вида, оставалось под большим вопросом. И даже если они имеются в половых железах, стоило еще доказать, что они вызревают в яйцеклетки и играют какую-то роль в репродуктивном цикле женщины. К этой проблеме и обратилась та же команда Джонатана Тилли, используя примерно тот же подход, что и китайские коллеги.
Разумеется, на женщинах экспериментов никто не ставил, вместо этого использовалась культура клеток, выделенных из яичников шестерых добровольцев, здоровых молодых женщин в возрасте от 22 до 33 лет. Те самые «стволовые клетки оогониев» ученые обнаружили в весьма небольшом количестве, не более одной на 10 тыс. прочих клеток ткани яичников. Авторы показали, что при определенных условиях они способны вызревать с образованием клеток, внешне и по строению весьма напоминающих обычные яйцеклетки. Однако показать, действительно ли это ооциты, было не в пример сложнее, чем в случае с мышами.
Для этого ученые снова внедрили в них ген зеленого флуоресцентного белка и вернули клетки обратно в ткань яичника, после чего всё вместе поместили под кожу мыши, где образец оказался в хороших условиях для нормального развития. В самом деле, 1−2 недели спустя в нем образовались нормальные фолликулы — структур, в которых идет развитие яйцеклеток — а в них обнаружились клетки, весьма похожие на яйцеклетки, к тому же несущие ген зеленого флуоресцентного белка.
Впрочем, авторы отмечают, что эти ооциты были еще далеки от полной зрелости и готовности к оплодотворению. При этом и оплодотворить их искусственно вряд ли получится по понятным причинам этического характера. Некоторую свободу подобных экспериментов могут предоставить законы, принятые в Великобритании, и, возможно, Тилли проведет эту работу в сотрудничестве с британскими коллегами. Тем более что описанные выше эксперименты так и не отвечают на главный вопрос о том, играют ли стволовые клетки оогониев какую-либо роль в нормальном репродуктивном цикле, в естественных условиях, или это — лишь абберация, возникшая в ходе опытов in vitro.
По публикации ScienceNOW