Ученые нашли белок, защищающий мужские половые клетки

Найден белок, восстанавливающий ткани мужских половых органов

вторник, августа 14, 2018 – 09:49

В последнее время, тьфу-тьфу-тьфу чтоб не сглазить, стали радовать российские ученые. Очередное открытие сделали молодые ученые из Москвы.

Сотрудники Московского физико-технического института (МФТИ) вместе с немецкими и американскими коллегами уточнили, как белок нестин, регулирующий удлинение отростков нервных клеток и деление предшественников клеток некоторых других типов, вырабатывается (экспрессируется) в тканях придатков семенников и питающих их сосудов. Что особенно важно, они выявили факторы, влияющие на его экспрессию. Оказалось, что при снижении концентрации основного мужского полового гормона, тестостерона, выработка нестина усиливается.

Белок нестин входит в состав промежуточных филаментов — элементов клеточного скелета, играющих особенно важную роль в делении предшественников клеток различных типов.

Впервые его обнаружили в нейрональных стволовых клетках, а недавно было показано, что этот белок также принимает участие и в обновлении эндотелия кровеносных сосудов, в том числе заново образованных при появлении злокачественных опухолей.

Однако роль нестина в развитии и работе придатков семенников совершенно не была изучена.

Восполнить этот пробел в знаниях о нестине и попробовали авторы статьи. Они изучали ткани придатков семенников грызунов и человека.

Эти органы расположены на дорсальной (задней, ближайшей к спине) стороне семенников и представляют собой извитые каналы с перегородками внутри. И «извилины», и перегородки появляются в ходе созревания органа.

В зрелых придатках семенников сперматозоиды, выработанные семенниками, приобретают способность к оплодотворению.

Чтобы увидеть, в каких клетках вырабатывается нестин, исследователи использовали трансгенных мышей и крыс: к гену этого протеина добавили последовательность, кодирующую зеленый флуоресцентный белок (GFP). Таким образом, когда ген нестина был активен (т.е. с него считывалась информация для построения новых молекул нестина), в клетке также образовывался зеленый флуоресцентный белок.

Строение придатков семенников и локализацию нестина в них у мышей изучали на 1, 4, 7, 10, 20 и 25-й дни после рождения.

У крыс аналогичные параметры анализировали на 5-й и 12-й дни после рождения и через 1, 7, 14 и 48 дней после подавления работы клеток Лейдига, вырабатывающих тестостерон. Это делали однократным введением этандиметилсульфата в брюшную полость.

Ткани придатков яичек мужчин были получены от пациентов, прошедших операцию по удалению этих органов в рамках лечения рака предстательной железы.

Содержание и пространственное распределение нестина в упомянутых тканях изучали несколькими способами. Первый из них — иммуногистохимия. Для обнаружения нестина антитела к нему и GFP добавляли к питательной среде для срезов придатков семенников. Второй метод — Clarity.

С его помощью трехмерные фрагменты ткани делали прозрачными, однако при этом было видно, где экспрессируется зеленый флуоресцентный белок. Конкретно в этом исследовании это были кубики объемом 1 мм³. Изображения таких «кубиков» с помощью специальной программы сопоставляли и получали трехмерную картину распределения нестина по целому придатку семенника.

Аналогичную процедуру проводили и в случае иммуногистохимии тонких «двухмерных» срезов.

Выяснилось, что нестин у грызунов вырабатывается в клетках гладких мышц кровеносных сосудов, питающих придатки семенников, но не в эндотелии этих сосудов. Это неожиданный результат, учитывая, что в предыдущих работах этот белок находили именно в эндотелии. В гладких мышцах самих придатков нестин тоже не экспрессируется.

Притом чем старше были грызуны, тем менее активно у них вырабатывался этот белок. Исследование тканей придатков яичек и питающих их сосудов у больных раком предстательной железы дало аналогичную картину, за исключением того, что оно не могло показать изменение интенсивности выработки нестина в зависимости от возраста.

У тех крыс, которым нарушали выработку тестостерона за счет подавления работы клеток Лейдига этилдиметилсульфонатом, экспрессия нестина существенно усиливалась.

Она была гораздо более активной, чем у контрольных животных того же возраста.

Однако через несколько дней после введения токсина объем выработки тестостерона начинал повышаться и постепенно возвращался к норме, а экспрессия нестина ослабевала.

Из полученных данных ученые сделали вывод, что нестин способствует развитию придатков семенников, а также регенерации тканей яичек.

Чем ближе состояние мужской половой системы к «зрелой» норме, тем меньше нестина вырабатывается. Однако точный механизм действия этого белка пока не ясен.

По всей видимости, он в первую очередь способствует интенсивной работе кровеносных сосудов, питающих семенники и их придатки.

Результаты исследования опубликованы в журнале PLoS ONE.

Источник: http://www.probirka.org/nayden-belok-vosstanavlivayushchiy-tkani-muzhskih-polovyh-organov.html

Ученые из клеток кожи мужчины создали женские яйцеклетки и сперму – МК

Обычные клетки человеческой кожи можно трансформировать в половые

26.12.2014 в 12:54, просмотров: 32604

 Ученые из Кембриджа смогли в лабораторных условиях превратить клетки человеческой кожи в сперму и яйцеклетки. При помощи этой процедуры можно вырастить полноценные половые клетки, с целью их использования для оплодотворения. Отчет опубликован журналом Cell.

 Ученые сначала добились развития половых клеток из культивируемых в лаборатории эмбриональных стволовых клеток человека. Затем они показали, что такого же результата можно добиться и с клетками кожи для получения гоноцитов (первичных половых клеток – одной из самых ранних стадий формирования эмбриона).

“Создание первичных половых клеток — одно из самых ранних событий во время внутриутробного развития млекопитающих, – говорит один из соавторов исследования доктор Наоко Ирие. – Этот этап удалось воссоздать с помощью стволовых клеток мышей и крыс, но до сих пор не существовало систематических исследований с использованием стволовых клеток человека”.

В ходе исследования был также открыт ген Sox17 , контролирующий процесс дифференцировки стволовых клеток в первичные половые у человека. У мышей этот ген отсутствует.

Эксперты отмечают, что ген SOX17, не задействованный в процессе образования гоноцита у крыс и мышей, в организме человека играет очень важную роль. Исследователи доказали, что создание первичной половой клетки возможно и при использовании в качестве исходного материала не собственно стволовых клеток, а, скажем, клеток кожи, «перепрограммированных» в стволовые.

Увы, но теперь проблема в том, что дальше пойти ученые не могут — британский закон пока запрещает сложные опыты на людях. В связи с чем ученые намерены вырастить половые клетки из клеток кожи мышей. При помощи такой процедуры можно вырастить полноценные половые клетки, а затем использовать их для оплодотворения.

Кстати, любопытно, что из мужских клеток теоретически можно создать как сперму, так и яйцеклетки. Но эксперты данную информацию пока никак не будут использовать. Из женских клеток возможно получить лишь яйцеклетки из-за недостатка Y-хромосомы. 

Американскую участницу конкурса “Мисс Вселенная” обвинили в ксенофобии: нетолерантная фотоподборка”Мисс Россия” Софья Никитчук стала помощницей депутата: фотопортфолио будущего политикаВиктория Лопырева поделилась “беременными” образами, намекнув на отца ребенкаКак таранили украинский буксир у берегов Крыма: подробности инцидентаЕлена Беркова развелась в пятый раз: фотобиография порноактрисыБлондинка Яна Шевцова, Кэти Топурия и Гуф: фото рокового треугольникаМакаревич, Орбакайте, Киркоров, Валерия на итоговом концерте в КремлеПутин, Навальный, Кириенко на прощании с Людмилой Алексеевой: траурные кадрыСъезд перемен “Единой России” поразил обилием известных лиц

Популярно в соцсетях

Экономисты подвели итоги 2018 года: неправильные решения и провалыВ Турции столкнулись два поезда: видео с места трагедииКадры с места взрыва в жилом доме на УкраинеЗвезда “Аншлага” Николай Бандурин снял свой горящий домПутин простился с Людмилой Алексеевой: видео”Ангарский маньяк” Попков приговорен ко второму пожизненному заключению: видеоЖулебинский школьник, запершийся с ножом, раньше кидался ножницамиВ Москве простились с Людмилой Алексеевой: видео с траурной церемонииАделина Сотникова показала эротичное видеоПолпред Путина высказался о сдаче Курил Японии Артем КошеленкоАктер Алексей Панин разбился в аварии в Москве Артем КошеленкоШкольник выложил в Сеть порновидео с учениками младших классов Дмитрий МузалевскийИзнасилованная дознавательница дала показания: надругались по очереди и одновременно Дмитрий МузалевскийПоявился список пострадавших в ДТП в аэропорту «Домодедово» Станислав ЮрьевПутин потребовал от единороссов не опускать партию “ниже плинтуса” Михаил ВерныйАмериканский фигурист воткнул свою партнершу головой в лёд Ярослав БелоусовРодственники изнасилованной в Уфе дознавательницы повели себя странно Ирина БоброваСтрелков рассказал, чем на самом деле занимался Прилепин на Донбассе Лиза ДубровскаяСМИ: брат Кадырова по кличке “Быстрый” устроил смертельное ДТП Анастасия ВласоваЛукашенко устроил скандал Путину на саммите ЕАЭС Елена Егорова«Сижу, реву, куда прислать водителя?»: звезда подарила дом мальчику-герою Екатерина СажневаУкраинским кораблям разрешили открывать огонь на поражение Лиза ДубровскаяВетеран вернул Медведеву прибавку к пенсии “для борьбы с пенсионерами” Артем КошеленкоВернувшийся из Донбасса Прилепин объяснил, почему больше не хочет воевать Лиза ДубровскаяВ суде над Кокориным и Мамаевым разыгралась драма Дарья ФедотоваПассажиры объяснили, почему перевозили гроб в московском метро Екатерина СтепановаНазвана причина смерти молодого футболиста «Локомотива» Станислав ЮрьевВалерия закатила скандал Пригожину из-за «Ленинграда» Артур ГаспарянВ отеле в центре Москвы от отравления водкой умер бизнесмен Павел БыстровРубль в декабре ждут сказочные испытания Дмитрий ДокучаевТрамп снова хочет встретиться с Путиным MK.RUНевыспавшийся Путин разгромил Трампа на полях G20 Елена ЕгороваВласти начинают жесткий эксперимент по сокращению числа бедняков Ирина БадмаеваБлог Георгия Янса: Из жизни великих писателейСергей Савинов: О росте цен, торговых сетях и патриотизмеПсков Вся постправда про Псковский международный медиафорумКузбасс Первое время в Афган шли “добровольцы по приказу” и “партизаны”Барнаул Жительница Барнаула купила «несъедобную» красную икру в одном из городских гипермаркетовКрым Игорь Петренко: «Освоение Крыма начал с синих губ и рвоты, потом приехал в поисках «Кармен»Калмыкия Первому вице-премьеру Калмыкии грозит до 10 лет заключенияЕкатеринбург Очаги воспаления Алапаевской городской больницы: кто дестабилизирует ситуацию в медицинском учреждении?

Источник: https://www.mk.ru/science/2014/12/26/vpervye-iz-kletok-muzhchiny-uchenye-poluchili-iskusstvennye-yaycekletki.html

Возникновение «профессиональных» половых клеток объяснили активным образом жизни

Internet Archive Book Images / Flickr

Ученые создали эволюционную модель, которая объясняет, почему у людей развились зародышевые половые клетки, а у растений нет. Результаты моделирования говорят о том, что такое разделение, скорее всего, связано с переходом к активному потреблению энергии и накоплением мутаций в митохондриях. Статья об исследовании вышла в журнале PLOS Biology

У животных и растений разный механизм формирования половых клеток. У растений (а также губок и кораллов) они развиваются из стволовых клеток тканей, составляющих тело организма, т.е. соматических клеток.

При этом у большинства животных в процессе эмбрионального развития выделяется отдельная линия первичных половых клеток (гоноцитов), которые затем мигрируют в половые органы и не принимают участия в развитии организма.

Их функция – только размножение.

До сих пор не вполне понятно, почему у живых организмов существует два разных пути развития половых клеток.

Биологи из Университетского колледжа Лондона предположили, что обособление гоноцитов необходимо, чтобы уберечь митохондрии от мутаций, которые накапливаются с каждым делением клетки.

Ученые построили эволюционную модель, в которой учитывались количество делений клеток и тканей у организма. С помощью модели они показали, что необходимость раннего отделения половых клеток зависит от уровня мутаций в ДНК митохондрий.

У организмов с большим разнообразием тканей и частотой  делений клеток этот уровень как правило высок – мутации накапливаются быстро – и чем старше организм, тем у него меньше качественных митохондрий. Поэтому для получения здорового потомства организму нужны клетки, которые не будут постоянно делиться.

Пример таких клеток – женские яйцеклетки. Они делятся только во время внутриутробного развития, затем большая их часть отсеивается, а оставшиеся погружаются в состояние покоя.

Таким образом в митохондриях накапливается минимальное количество мутаций, необходимое для эволюционного разнообразия.

Мужские половые клетки образуются постоянно в течение жизни и накапливают ошибки дупликации, но потомство не наследует их митохондрии.

При низком уровне мутаций митохондрий такой механизм не нужен организму. Ошибки при делении накапливаются гораздо медленнее и в половые клетки попадают качественные митохондрии. Поэтому растения, у которых частота делений клеток относительно мала, не нуждаются в отдельной линии половых клеток.

Ученые также предполагают, что раннее отделение гоноцитов эволюционно было связано с переходом от питания путем фильтрования к хищничеству. Активное питание увеличило потребность тканей в  энергии и привело к увеличению количества митохондрий.

Эту гипотезу довольно сложно проверить в полном объеме, она охватывает такой период естественной истории, что исследовать его можно лишь теоретическим моделированием.

Но правдоподобно объясняет разные механизмы формирования половых клеток у животных и растений и решает многие проблемы, которые присутствуют в других гипотезах полового развития, например, гипотезы кооперации эгоистичных клеток.

Быстрое накопление мутаций ДНК в митохондриях ведет к возникновению ряда наследственных болезней, среди них митохондриальный сахарный диабет, рассеянный склероз и расстройства аутического спектра. Чтобы избежать передачи дефектных митохондрий была разработана заместительная митохондриальная терапия. Этим летом родился первый ребенок, зачатый с помощью ЗМТ.

Анна Маньшина

Читайте также:  Тампоны от бесплодия

Источник: https://nplus1.ru/news/2016/12/26/mytogamete

Ученые нашли белок, помогающий сперматозоиду проникнуть в яйцеклетку

Ни для кого не секрет, что иногда молодые врачи ставят пациентам неточные диагнозы по причине собственной невнимательности. К примеру, такое…

Биологическая клетка – мечта нанотехнолога. Каждая внутри содержит идеально сконструированные транспортные средства, протеины (белки), которые безошибочно перемещают и доставляют химические…

Модель поведения мягких стекловидных тел поможет объяснить феномен прочности и пластичности биологической клетки. Прочность клетки обусловлена наличием сети протеиновых волокон,…

Британские ученые идентифицировали первый ген, принимающий участие в развитии речи и познании языка. Открытие было сделано учеными из Оксфорда и…

Биологи идентифицировали протеин, помогающий сперматозоиду внедриться в яйцеклетку. Ученые полагают, что их открытие даст новый путь развитию контрацептивов и поможет…

Популярный метод, используемый для дородовой диагностики врожденных заболеваний, можно с успехом использовать и с лечебными целями. Американские врачи предложили не…

Если долго смотреть на движущийся в одну сторону предмет, а потом перевести взгляд на что-то неподвижное, то начнет казаться, что…

Гораздо серьезнее подходить к подготовке медицинских кадров, работающих в экстремальных условиях (катастрофы, войны и т.д.), намерены российские власти. На днях…

Ученым удалось обнаружить в организме взрослого человека “универсальную” стволовую клетку – т.е. клетку, которая может “превратиться” в любую ткань человеческого…

Давно известно, что аскорбиновая кислота препятствует росту раковых опухолей. Однако ее “принцип действия” до сих пор не был изучен. Некоторые…

Некоторые разновидности обитающей в кишечнике человека бактерии могут стать отличной моделью для экспериментов по изучению болезни Альцгеймера, или старческого слабоумия….

Британские биологи из университета Бата (Bath) научились получать клетки печени из клеток поджелудочной железы. По словам самих ученых “клеточная алхимия”…

Недавно проведенные итальянскими учеными исследования, позволили обнаружить в сетчатке глаза мыши особую сеть светочувствительных клеток, которые, как предполагается, отвечают за…

Ученые идентифицировали белок, связанный с процессами старения и развитием хронических болезней, таких, как эмфизема. Белок фибулин-5 ответствен за развитие эластических…

Согласно заявлению ученых из Хьстонского Университета (University of Houston), им удалось разработать принципиально новый метод определения нуклеотидной последовательности ДНК. Новая…

Источник: https://www.medcentre.com.ua/articles/Uchenye-nashli-belok-pomogayuschiy-44681

Строение, развитие, а также деление мужских и женских половых клеток

Организмы, которые размножаются половым путем, производят половые клетки, также называемые гаметами. Эти клетки значительно отличаются у мужчин и женщин. У мужчин половые клетки или сперматозоиды имеют хвостоподобные выросты (жгутики) и являются относительно подвижными.

Женские половые клетки, называемые яйцеклетками, не подвижны и намного больше относительно мужских гамет. Когда эти клетки сливаются в процессе, называемом оплодотворением, результирующая клетка (зигота) содержит смесь унаследованных генов от отца и матери. Половые клетки человека производятся органами репродуктивной системы – гонадами.

Гонады продуцируют половые гормоны, необходимые для роста и развития первичных и вторичных репродуктивных органов и структур.

Строение половых клеток человека

Мужские и женские половые клетки сильно отличаются друг от друга по размеру и форме. Мужские сперматозоиды напоминают длинные, подвижные снаряды. Это небольшие клетки, которые состоят из головки, средней и хвостовой частей. Головка содержит колпачковое покрытие, называемое акросомой.

Акросома включает ферменты, которые помогают клетке спермы проникать в наружную оболочку яйцеклетки. Ядро расположено в головке сперматозоида. ДНК в ядре плотно упаковано и клетка не содержит много цитоплазмы. Средняя часть включает несколько митохондрий, обеспечивающих энергию для движения клетки.

Хвостовая часть состоит из длинного выроста, называемого жгутиком, который помогает в клеточной локомоции.

Женские яйцеклетки являются одними из самых крупных клеток в организме и имеют округлую форму. Они вырабатываются в женских яичниках и состоят из ядра, большой цитоплазматической области, зоны пеллюциды (zona pellucida) и лучистого венца.

Zona pellucida – это мембранное покрытие, которое окружает плазматическую мембрану яйцеклетки. Она связывает клетки спермы и помогает в оплодотворении.

Лучистый венец является внешним защитным слоем фолликулярных клеток, окружающий zona pellucida.

Образование половых клеток

Половые клетки человека продуцируются посредством двухэтапного процесса деления клеток, называемого мейозом.

Через серию последовательных событий, реплицированный генетический материал в родительской клетке распределяется между четырьмя дочерними клетками.

Поскольку эти клетки имеют половину числа хромосом от родительской клетки, они являются гаплоидными клетками. Половые клетки человека содержат один набор из 23 хромосом.

Существуют два этапа мейоза: мейоз I и мейоз II. До мейоза хромосомы реплицируются и существуют в виде сестринских хроматид. В конце мейоза I образуется две дочерние клетки.

Сестринские хроматиды каждой хромосомы в дочерних клетках все еще связаны центромерой. В конце мейоза II образуются сестринские хроматиды и четыре дочерние клетки.

Каждая клетка содержит половину хромосом от родительской клетки.

Мейоз подобен процессу деления неполовых клеток, известному как митоз. Митоз продуцирует две дочерние клетки, которые генетически идентичны и содержат такое же количество хромосом, как и родительская клетка.

Эти клетки являются диплоидными, потому что включают два набора хромосом. Человеческие диплоидные клетки включают 23 пары или 46 хромосом.

Когда половые клетки объединяются во время оплодотворения, гаплоидные клетки становятся диплоидной клеткой.

Производство сперматозоидов известно как сперматогенез. Этот процесс происходит непрерывно внутри мужских яичек. Сотни миллионов сперматозоидов должны быть выпущены, чтобы произошло оплодотворение. Подавляющее большинство сперматозоидов не доходят до яйцеклетки.

При оогенезе или развитии яйцеклеток, дочерние клетки делятся неравномерно в мейозе. Такой асимметричный цитокинез приводит к образованию одной большой яйцеклетки (ооцита) и меньших клеток, называемых полярными телами, которые деградируют и не оплодотворяются.

После мейоза I, яйцеклетка называется вторичным ооцитом. Вторичный ооцит завершит вторую стадию мейоза, если начнется процесс оплодотворения. Как только завершится мейоз II, клетка становится яйцеклеткой и может сливаться с клеткой спермы.

Когда оплодотворение завершено, объединенная сперма и яйцеклетка становятся зиготой.

Половые хромосомы

Мужские сперматозоиды у человека и других млекопитающих являются гетерогаметическими и содержат один из двух типов половых хромосом: Х или Y. Однако женские яйцеклетки содержат только X-хромосому и поэтому гомогаметичны.

Сперматозоид определяет пол индивидуума. Если клетка спермы, содержащая Х-хромосому, оплодотворяет яйцеклетку, результирующая зигота будет XX или женский пол.

Если клетка спермы содержит Y-хромосому, тогда результирующая зигота будет XY или мужской пол.

Источник: https://natworld.info/raznoe-o-prirode/stroenie-razvitie-a-takzhe-delenie-muzhskih-i-zhenskih-polovyh-kletok

Наука 21 век » Женские половые клетки могут восстанавливаться

У человека найдены стволовые клетки, которые могут производить яйцеклетки даже после рождения и, возможно, возобновлять их запас в течение всей жизни женщины. Известно, что мужские половые клетки производятся в течение всей жизни мужчины.

Женщинам в этом смысле не так повезло: с середины XX века в биологии установилась точка зрения о фиксированном, невозобновляемом количестве яйцеклеток. Было установлено, что у млекопитающих новые женские половые клетки прекращают появляться к половинному сроку развития плода.

Посчитали, что у новорождённых девочек в запасе есть около 400 тысяч яйцеклеток, которые начинают постепенно расходоваться с наступлением половой зрелости, по тысяче за менструальный цикл. Постепенно менструации истощают запас яйцеклеток, и наступает менопауза.

Но не так давно, в 2004 году, исследователи из Массачусетской больницы (США) сообщили о странном факте: скорость расходования яйцеклеток у крыс была значительно выше, чем можно было ожидать, учитывая период, в течение которого животные способны к деторождению. Из этого следовал революционный вывод, что яйцеклетки у крыс каким-то образом восстанавливаются. Но тогда эти данные не убедили научное сообщество: скептики посчитали, что учёные переоценили скорость гибели женских половых клеток.

История получила продолжение в 2009 году, когда группа китайских исследователей обнаружила-таки у самок крыс половые стволовые клетки, из которых получались ооциты.

Для подтверждения того, что эти половые клетки не отличаются от «обычных», учёные вводили в стволовые клетки ген зелёного флуоресцирующего белка, после чего эти клетки пересаживали стерилизованным самкам крыс.

У таких животных, несмотря на изначальное бесплодие, появлялось потомство с зелёным белком в клетках, что подтверждало полную функциональность таких яйцеклеток.

Оставалось неясным, есть ли подобные клетки у человека. И вот в статье, опубликованной в журнале Nature Medicine, тот же коллектив учёных из Массачусетской больницы сообщает, что ему удалось найти стволовые клетки для яйцеклеток и у человека.

Исследователи взяли образцы ткани яичников у шести молодых здоровых женщин 22–33 лет, которые ложились на операцию по смене пола. Клетки, названные стволовыми клетками оогониев, попадаются чрезвычайно редко, в количестве примерно 1 на 10 000 обычных клеток яичника.

Однако эти клетки хорошо растут в культуре и при определённых условиях трансформируются в зрелые яйцеклетки, которые по внешним, биохимическим и генетическим признакам выглядят как обычные, заложенные от рождения. Исследователи снабжали стволовые клетки оогониев зелёным флуоресцирующим белком и вживляли их под кожу крысам.

Спустя 1–2 недели у животных можно было наблюдать хотя и незрелую, но вполне сформировавшуюся ткань яичника, развившуюся из стволовых клеток. Все ооциты в таком яичнике несли с собой зелёный белок.

Учёные подчёркивают, что полученные таким образом в лабораторных условиях яйцеклетки были недостаточно зрелыми, чтобы принять участие в оплодотворении.

Тем не менее с новыми стволовыми клетками уже связывают определённые надежды в решении проблем бесплодия: их активация могла бы дать шанс женщинам, отчаявшимся завести ребёнка.

Но пока что в поведении новых клеток остаётся много неясного: например, неизвестно, ограничивается ли их роль в организме только производством новых яйцеклеток и как их активность зависит от возраста женщины.

по информации compulenta.ru

Источник: http://nauka21vek.ru/archives/29071

Сперматозоиды не любят ментол

Биологи изучили особенности дозревания сперматозоидов. Оказалось, что под воздействием ментола мужские клетки утрачивают боевые навыки и не могут пробить защитный слой яйцеклетки.

Чтобы внешне и генетически здоровый сперматозоид был еще и дееспособным, ему необходимо дозреть – отсидеться в придатках яичек и, уже попав в женские половые пути, обнажить реакционный «носик» — акросому. Обнажение акросомы (капацитация) – это приведение в боевую готовность основного клеточного оружия, без которого сперматозоид не сможет протаранить защитную оболочку женской гаметы.

То есть здоровые и крепкие живчики – это всего лишь полуфабрикаты, не готовые к употреблению (оплодотворению). Причем, завершающие этапы «дожаривания» клеток-полуфабрикатов происходят непосредственно перед выходом наружу и уже в женской половой системе.

Исследователи из научных центров Мексики и Австралии под руководством Джерарда Гиббса (Gerard M. Gibbs) из университета Монаш (Monash University) изучили молекулярную рецептуру доведения сперматозоидов до полной готовности. Описанные тонкости пригодятся как для разработки негормональных средств контрацепции, так и для лечения мужского бесплодия.

Ядовитая приправа

Сперматозоиды млекопитающих просто напичканы белками CRISP (всего четыре разновидности). CRISP всех форм и размеров – это белки, управляющие ионными каналами сперматозоидов и клеток, входящих в структуру мужского полового тракта. Примечательно то, что эти же белки входят в состав яда рептилий.

«Белки CRISP управляют потоками ионов и изменяют мембранный потенциал клетки, — объясняют авторы исследования. – Сперматозоиды используют эти клеточно-ионные механизмы для дозревания, движения и оплодотворения, рептилии – для отравления жертвы».

Джерард Гиббс и коллеги обратили особое внимание на CRISP4 – белок, предположительно ответственный за дозревание мышиных сперматозоидов в придатках яичек. Биологи не упустили из виду и TRPM8 — белок, который координирует ионные токи и одновременно ощущает холод и вкус ментола.

В 2009 году ученые обнаружили, что холодовые рецепторы имеются и на человеческих сперматозоидах (хладорецепторы на половых клетках грызунов были обнаружены несколько раньше – в 2001 году), только что они там делают, было пока непонятно.

В исследовании, результаты которого появились в PNAS, ученые попытались убить сразу двух зайцев: узнать, зачем мужской половой системе нужен ядовитый белок, а сперматозоиду – ментоловый рецептор.

Несмотря на то, что биологи экспериментировали с клетками грызунов, полученные результаты могут быть «очеловечены»: в репродуктивной системе Homo sapiens присутствуют точно такие же или очень похожие белки.

Эксперименты

Чтобы подтвердить, что ядовитый белок играет какую-то роль в дозревании сперматозоидов, ученые провели эксперимент in vitro. Нескольких молекул CRISP4 было достаточно, чтобы изменились потоки ионов и потенциал мембраны сперматозоидов-полуфабрикатов.

Ученые «отмыли» экспериментальные сперматозоиды от ядовитого белка, после чего характеристики мембраны вернулись к прежнему состоянию. «Потоки кальция играют важную роль в активации сперматозоидов, — резюмируют авторы исследования результаты первого эксперимента.

– То, что сперматозоиды отреагировали на CRISP4, означает, что этот белок оказывает влияние на подвижность и дееспособность половых клеток».

Читайте также:  Прополис при бесплодии

В следующем эксперименте ученые поочередно воздействовали ментолом и ядовитым белком (CRISP4) на холодовый рецептор мышиных сперматозоидов.

Оказалось, что ментол (активатор рецептора TRPM8) снижает чувствительность сперматозоидов к прогестерону – гормону, который помогает мужским половым клеткам найти женскую гамету. Более того, под воздействием ментола сперматозоиды не проходят капацитацию и не выделяют содержимое акросомы, которое и должно растворить защитную оболочку женской половой клетки.

То есть в случае с яйцеклеткой и сперматозоидом «свежее дыхание не облегчает понимание»: сперматозоид тщетно бьется о защитный слой яйцеклетки и не проникает внутрь. Если же сперматозоид слегка притравить CRISP4, то «понимание» между женской и мужской клетками восстанавливается.

«На разных стадиях оплодотворения TRPM8 выполняет различные функции, – говорят авторы статьи, ссылаясь на предшествующие исследования. – Вероятно, у более зрелого сперматозоида, прошедшего капацитацию, ментоловый рецептор выполняет другие функции. Ясно, что CRISP4 контролирует работу TRPM8».

«Ранее мы показали, что большие концентрации ментола стимулируют акросомную реакцию даже в отсутсвии прогестерона, — продолжают авторы исследования. – В настоящей работе мы выяснили, что ментол может и угнетать акросомную реакцию. Все зависит от концентрации, срока и продолжительности воздействия».

В эксперименте in vivo ученые проверили фертильность трансгенных мышей, в организме которых отсутствует ядовитый белок.

Оказалось, что внешне здоровые мыши (с нормально развитыми половыми органами) выделяли достаточное количество сперматозоидов, но по своей эффективности те уступали половым клеткам мышей из контрольной группы. То есть сперматозоиды были «сырыми» и нуждались в доведении до «полной готовности».

Ученые отмечают, что с ментоловым рецептором сперматозоидов еще предстоит разобраться. Зато уже сейчас понятно, что ядовитый белок доводит сперматозоиды до готовности и помогает им оплодотворить яйцеклетку.

«Изменения количества и функций CRISP и TRPM8 выявлены при некоторых, в том числе онкологических, заболеваниях мужской репродуктивной системы. Это означает, что данные соединения обеспечивают и фертильность, и просто здоровье.

Результаты дальнейших исследований пригодятся для фармакологии и медицины», — считают авторы исследования.

По их мнению, ментоловый рецептор и ядовитый белок пригодятся как для контрацепции, так и для лечения некоторых форм бесплодия.

Источник: https://www.infox.ru/news/174/science/medicine/66258-spermatozoidy-ne-lubat-mentol

Ученые «переделали» клетки кожи человека в мужские половые клетки

В новом исследовании ученые проверили возможность трансформации клеток кожи в человеческие зародышевые половые клетки, необходимые для зачатия. Обрабатывая культуры клеток «коктейлем» факторов развития зародышевых клеток, исследователи получили клетки, фенотипически подобные половым.

28.04.2016, 19:30

Новость

За открытие эмбриональных стволовых клеток, то есть возможности заставить специализированную клетку «забыть» свои функции и вернуться в исходное состояние, в 2012 году Синъя Яманака и Джон Гёрдон получили Нобелевскую премию.

Однако ранее никому не удавалось в пробирке превратить соматические (неполовые) клетки в гаметы — зародышевые половые клетки, готовые к мейозу, особому типу деления с уменьшением количества хромосом вдвое, и последующему производству сперматозоидов и яйцеклеток. В новой

работе

, опубликованной в журнале

Scientific Reports

, группа исследователей из Испании и США сообщила о первых успехах в трансформации клеток кожи человека в мужские гаметы.

В исследовании использовались клеточные линии

фибробластов

(клеток соединительной ткани) крайней плоти человека и человеческие

мезенхимальные стволовые клетки

. Для трансформации клеток кожи в половые клетки их обрабатывали смесью факторов развития зародышевых клеток. После чего в изменившихся клетках измеряли количество хромосом, активность различных генов, наличие характерных биомаркеров и их способность к мейозу.

В ходе экспериментов ученые выявили шесть генов, повышенная активность которых может приводить к трансформации соматических клеток в половые зародышевые.

У трансформированных клеток изменялся профиль транскрипции — активности тех или иных генов, а на их поверхности появились биомаркеры, характерные для половых клеток.

Более того, около 1% клеток оказались способны к редукционному делению, по завершению которого у них наблюдалось вдвое меньшее количество хромосом.

Как отмечают авторы исследования, до повсеместного производства половых клеток из соматических и лечения любого бесплодия пока еще далеко, в том числе в связи со строгим этическим запретом на проведение исследований на эмбрионах

в большинстве стран

. Однако их открытие поможет создать клеточные линии гамет для лабораторного изучения заболеваний, связанных с гаметообразованием.

Ранее группа ученых из Израиля и США

получила

гаплоидные (имеющие один набор хромосом) стволовые клетки из половых клеток человека.

Науки о живом Молекулярная биология Медицина

Вам понравилась публикация?

Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Исследователи из Сколтеха, Института молекулярной генетики РАН, Института биологии гена РАН и МГУ изучили бактерии антарктического снега. Они показали, что микробные сообщества разных частей континента отличаются между собой меньше, чем микробы из одной точки Антарктиды, взятые в разные года.

28.04.2016, 16:53

Новость

Ученые уже давно поняли, что бактерии способны выживать даже в суровых условиях Антарктиды, но пока еще точно не установили, живут ли на шестом континенте свои собственные бактерии или они заносятся туда воздушными массами со всей Земли. Новое исследование российских биологов подтверждает вторую гипотезу.

«Наши данные показали, что скорее всего бактерии депонируются из воздуха, — рассказывает руководитель исследования, директор Центра системной биомедицины и биотехнологий Сколтеха Константин Северинов.

— Вариабельность год от года в одном и том же месте больше, чем вариабельность между разными местами в Антарктиде, разнесенными на тысячи километров. Например, в Африке живут львы — тигров там нет. Если вы придете туда несколько раз подряд с интервалом в год, вы увидите там львов, а не тигров.

С антарктическими бактериями ситуация не такая, потому что наборы бактерий все время разные».

Ледяное кладбище бактерий

Собранные в Антарктиде образцы бактерий анализировали в лаборатории, где методами высокопроизводительного секвенирования и биоинформатики определяли их ДНК. Особое внимание исследователи уделяли [ … ]

Реклама не является одобренной Минобрнауки России

Группа ученых из Швеции, Великобритании и Германии показала, что вороны по способности к сдерживанию животных порывов в пользу рационального поведения не уступают приматам, несмотря на разницу в абсолютном размере мозга в десятки раз. По мнению исследователей, большую роль может играть относительный размер мозга или плотность нейронных связей.

28.04.2016, 17:08

Новость

Способность к двигательному самоконтролю — сдерживанию животных порывов в пользу более рационального поведения — позволяет животным экономно расходовать энергию при взаимодействиях с внешним миром. Кроме того, самоконтроль играет важную роль в принятии решений.

В 2014 году исследовательская группа провела исследование 36 видов животных, в основном — приматов, и показала, что лучше к такому сдерживанию способны животные с наибольшим абсолютным размером мозга.

В новой работе ученые из Швеции, Великобритании и Германии сузили выборку, сконцентрировав внимание на нескольких видах птиц и оценивая не абсолютный, а относительный размер мозга. Результаты исследования изложены в

статье

, опубликованной в журнале Royal Society Open Science.

В работе ученые исследовали способность к ингибиторному (сдерживающему) контролю у воронов, галок и новокаледонских воронов. Для экспериментов использовали полые цилиндры, прикрепленные к деревянной основе. Внутрь цилиндров ученые помещали лакомство и наблюдали за тем, как птицы будут пытаться его извлечь.

На первом этапе эксперимента птицы учились извлекать угощение через открытую сторону непрозрачного цилиндра. На втором этапе цилиндры заменяли на прозрачные и фиксировали удачные попытки добыть лакомство — через открытую сторону — и физический контакт с цилиндром при попытках напрямую добыть видимое через прозрачные стенки угощение.

По соотношению двух исходов делали выводы о силе ингибиторного контроля у воронов. [ … ]

Реклама не является одобренной Минобрнауки России

С 24 по 28 мая на базе Московского физико-технического института (МФТИ) уже в шестой раз пройдет международная конференция Биофармкластера «Северный» ФизтехБио, нак оторой мировые специалисты по биотехнологиям, фармацевтике и медицинскому приборостроению.

28.04.2016, 15:53

Новость

В этом году программа ФизтехБио объединяет два блока: первый посвящен фундаментальной и прикладной науке, второй — бизнесу. Главной темой научного блока станут вопросы разработки новых лекарственных препаратов и технологий диагностики онкологических заболеваний, которые обсудят в рамках 21-го Международного симпозиума им. Чарльза Хайдельбергера.

Ученые мирового уровня также прочитают лекции на Школе молодых ученых по молекулярной и клинической онкологии.

Бизнес-блок будет включать в себя серию питч-сессий стартапов и проектов по направлениям: фармацевтика, медицинская техника, агробиотехнологии, нейротехнологии.

Авторы новых оригинальных бизнес-идей и технологических решений в области живых систем смогут представить свои проекты инвесторам.

Победитель конкурса получит право на программу по акселерации для своего стартапа и возможность отправиться на международную конференцию BIO International Convention-2016. К участию в питч-сессиях приглашаются молодые предприниматели, разработчики и исследователи в возрасте до 35 лет.

В перерывах между выступлениями спикеров все гости ФизтехБио смогут посетить выставочную экспозицию профильных компаний. [ … ]

Реклама не является одобренной Минобрнауки России

Источник: https://chrdk.ru/news/uchenye_peredelali_kletki_kozhi_cheloveka_v_muzhskie_polovye_kletki

Новости

Вопросов с процессом подключения аптечных организаций к системе маркировки меньше не становится. Об этом заявили представители аптек в ходе  региональной конференции ассоциации «СоюзФарма».

Ассоциация международных фармацевтический производителей (AIPM) обратилась с письмом к председателю Госдумы Вячеславу Володину с просьбой «содействовать переносу второго чтения проекта федерального закона №575258-7 «О внесении изменений в ФЗ «Об основах госрегулирования торговой деятельности в РФ» и ст.4.4 и 4.5 ФЗ «О применении контрольно-кассовой техники при осуществлении расчетов в Российской Федерации».

Одно из старейших научных учреждений России – федеральное государственное унитарное предприятие государственный научный центр «НИОПИК» – и оператор эксперимента по маркировке и прослеживаемости лекарств ЦРПТ провели комплексное тестирование цифровых кодов.

Внедрение в практику здравоохранения электронных рецептов сделает более качественным процесс учета выписки и использования препаратов. Это позволит избежать ситуаций, схожих с недавним инцидентом в Санкт-Петербурге, когда на центральной фармбазе города было найдено более 156 тыс. упаковок препаратов  с истекшим сроком годности более чем на 300 млн руб.

С момента перехода функций оператора информационной системы мониторинга движения лекарственных препаратов (ИС МДЛП) к Центру развития перспективных технологий через нее прошло около 400 000 промаркированных упаковок лекарств.

Система мониторинга движения лекарственных препаратов для медицинского применения продемонстрировала объективную возможность противодействия незаконным производству, ввозу и обороту лекарственных препаратов на территории РФ, недобросовестной конкуренции в сфере оборота лекарственных препаратов, а также возможность стандартизации и унификации процедуры учета поставок и распределения лекарственных препаратов, заявила глава Минздрава России Вероника Скворцова, выступая на заседании президиума С…

1 ноября 2018 г. функции оператора информационной системы мониторинга движения лекарственных препаратов (ИС МДЛП) перешли от Федеральной налоговой службы России к Центру развития перспективных технологий.

Руководитель направления «Фарма» Центра развития перспективных технологий Антон Харитонов накануне перевода системы мониторинга движения лекарственных препаратов (ИС МДЛП) от ФНС к ЦРПТ в национальную систему маркировки «Честный ЗНАК» рассказал «ФВ» о планах по развитию системы и о текущем взаимодействии с производителями.

Информационная система мониторинга движения лекарственных препаратов (ИС МДЛП) с 1 ноября перешла от Федеральной налоговой службы РФ в единую национальную систему маркировки и прослеживания товаров «Честный ЗНАК». Оператором системы является Центр развития перспективных технологий («Оператор-ЦРПТ»).  

Второй день рабочей поездки врио Главы Башкортостана Радия Хабирова по районам Зауралья начался с санатория «Талкас». Здесь руководитель региона осмотрел территорию санатория. Ему рассказали, что в последние годы в санаторий было вложено 47,5 млн рублей инвестиций.

Один из крупнейший российских фармацевтических дистрибьюторов АО «Катрен» проверил качество и скорость считывания маркировки, содержащей криптографическую защиту, со вторичных упаковок лекарств.

В Минпромторге 16 октября состоялось закрытое совещание с участием фармпроизводителей  по вопросам маркировки лекарственных препаратов средствами идентификации.

С 1 ноября 2018 года информационная система МДЛП переходит от Федеральной налоговой службы РФ в единую национальную систему маркировки и прослеживания товаров Честный ЗНАК. Оператором системы является Центр развития перспективных технологий («Оператор-ЦРПТ»).

Центр развития перспективных технологий провел тестирование работы стандартных аптечных сканеров по считыванию информации с кодов, защищенных криптографией. Использование криптографии в кодах станет обязательным для всех участников рынка с 1 января 2020 года. 

Центр развития перспективных технологий, фирма 1C и один из крупнейших производителей онлайн-касс АТОЛ успешно протестировали совместимость регистраторов выбытия лекарств с «1С: Медицина».

Центр развития перспективных технологий принял участие в ежегодной всероссийской конференции «ФармМедОбращение». На сессии, посвященной маркировке лекарственных препаратов, выступили представители Минздрава, Росздравнадзора, Федеральной налоговой службы, Ассоциации международных фармацевтических производителей, компаний Bayer, «Новартис», «Астра Зенека». «Катрен», «Р-Фарм» и «Нео-Фарм». 

Читайте также:  Держать ноутбук на коленях вредно для здоровья?

Порядка 10 тысяч участников фармрынка по всей стране присоединились к программе мониторинга готовности к реализации проекта по маркировке лекарств, сообщил руководитель Росздравнадзора Михаил Мурашко. 

«Фармвестник-ТВ» побывал в командировке в солнечном Геленджике. Чтобы не только добавить несколько теплых дней в эфир нашего видео-канала, но и рассказать зрителям о третьем ежегодном форуме по биотехнологиям – БИОТЕХМЕД, который прошел при поддержке Минпромторга, Минздрава, Минсельхоза и «Ростеха».

Критическую оценку инициативы по внедрению криптозащиты в проект по маркировке лекарств представил председатель Совета директоров ОАО «Марбиофарм» (ГК «Биотэк») Григорий Левицкий.

Распоряжение Правительства РФ от 28.04.2018 №791-р, где утверждается модель функционирования системы маркировки товаров средствами идентификации в РФ, не предусмотренных методическими рекомендациями Минздрава, может негативно повлиять на состояние фармрынка и развитие отрасли, считает генеральный директор АРФП Виктор Дмитриев.   

Источник: http://www.bashpharmacy.ru/news/novosti/uchenye_nashli_opredelyayushchiy_budushchee_polovoy_kletki_gen_/

Мужские половые клетки

Длина сперматозоида составляет около 0,05- 0,07 мм, и увидеть его можно только в микроскоп. Сперматозоид состоит из головки, тела и хвоста (жгутика). Благодаря наличию жгутика сперматозоиды способны самостоятельно передвигаться. Во время движения они обычно вращаются вокруг своей оси.

В головке сперматозоида находятся хромосомы, которые содержат генетическую информацию, и акросомы — химический накопитель мужской половой клетки (ферменты, помогающие проникнуть в яйцеклетку). В теле сперматозоида находится энергетическая составляющая, которая обеспечивает сокращения жгутика.

В сперме, извергнутой во время полового акта, содержится примерно от 300 000 000 до 500 000 000 сперматозоидов. Однако достаточно всего 1 сперматозоида, чтобы произошло оплодотворение — процесс передачи генетического материала от отцовского организма в яйцеклетку.

А — Головка, шейка, хвост
Б — Митохондрия, микротрубочки, плазматическая мембрана

Ответственным за пол зародыша всегда бывает оплодотворяющий сперматозоид. Все сперматозоиды имеют набор из 23 хромосом, которые находятся в головке. Каждый сперматозоид несет в себе У или Х-хромосому, которые при оплодотворении яйцеклетки определяют пол будущего ребенка.

Если яйцеклетку оплодотворяет сперматозоид, который несет в себе У-хромосому, то пол будущего ребенка будет мужским, а при наличии у сперматозоида Х-хромосомы — женским. Поскольку яйцеклетки содержат только Х-хромосомы, пол будущего ребенка зависит исключительно от мужчины.

Понятие «сперматозоид» необходимо отличать от понятия «сперма». Сперма (семенная жидкость), вырабатываемая мужскими половыми железами, состоит из сперматозоидов, жидкости семенных пузырьков, секрета предстательной железы и не¬большого количества эпителиальных клеток мочеиспускательного канала. Сперматозоиды составляют в среднем только 3 % семенной жидкости.

Цикл развития сперматозоида

Процесс развития сперматозоидов называется сперматогенез. Длительность развития сперматозоида от момента образования до полного его созревания составляет 2-2,5 месяца. Именно поэтому для зачатия здорового ребенка на протяжении данного временного периода рекомендуется воздерживаться от приема алкоголя, лекарств и токсичных веществ.

Изначально путем многочисленных делений в канальцах яичек мужская половая клетка, называемая на данном этапе сперматидой, получает определенный хромосомный набор. Для сперматозоидов очень важна подвижность, необходимая им, чтобы добраться до яйцеклетки и проникнуть внутрь.

Этим свойством они наделяются при прохождении через придаток яичка. У сперматозоидов появляются хвост, моторный аппарат, головка и шапочка (акросома), в которой сконцентрированы ферменты для растворения на своем пути оболочек яйцеклетки. Так образуются полноценные сперматозоиды.

Далее они находятся в придатке яичка, пока не появится возможность оплодотворить яйцеклетку. Если сперматозоиды «засидятся» слишком долго, то состарятся и не смогут выполнить свою сакральную миссию. Самый оптимальный для оплодотворения состав сперма имеет при кратности половой жизни с интервалом в два дня.

https://www.youtube.com/watch?v=39hYwPNA0UU

Оплодотворение яйцеклетки

Сперматозоид начинает движение в момент эякуляции (семяизвержения). До яйцеклетки еще далеко, и путь проходит через матку и основную часть маточной трубы.

После капацитации (дозревания и подготовки сперматозоида к оплодотворению в женских половых путях) он сбрасывает акросомальную шапочку, чтобы определить яйцеклетку и растворить ее оболочки для по-падания внутрь.

Пробив оболочку яйцеклетки, сперматозоид вводит внутрь головку и тело и теряет хвост. Если шапочка не сбрасывается, то оплодотворения не происходит.

Для оплодотворения вокруг яйцеклетки собирается множество сперматозоидов, но после того как один из них проник через оболочки, яйцеклетка блокируется. Поначалу блок возникает при помощи изменения электрического потенциала, а далее — за счет химических и структурных изменений. Вокруг яйцеклетки образуется новая оболочка, препятствующая оплодотворению ее другим спер-матозоидом.

Ядра сперматозоида и яйцеклетки, называемые теперь мужским и женским пронуклеусом, сближаются, сливаются и начинают активно делиться. Образуется зигота — оплодотворенная яйцеклетка, первая клетка нового организма. Через неделю эта зигота попадает в матку и в ее полости фиксируется к стенке: наступает беременность.

Источник: http://meddoc.com.ua/muzhskie-polovye-kletki/

Внуки стволовой клетки

С момента открытия стволовых клеток и их универсальной способности развиваться в любые другие клетки организма ученые думали над получением из них половых клеток.

Такое открытие произвело бы революцию в лечении бесплодия — любой человек, независимо от возраста, состояния здоровья и даже наличия половых органов, мог бы иметь своего в генетическом отношении ребенка.

Однако половые клетки настолько отличаются от всех остальных, что даже теоретическая возможность их получения «в пробирке» вызывала обоснованные сомнения.

И вот, 25 февраля 2016 года публикация в журнале Cell развеяла эти сомнения.

Китайским исследователям удалось получить из эмбриональных стволовых клеток сперматозоиды, подходящие для экстракорпорального оплодотворения.

В эксперименте использование этих клеток для зачатия привело к появлению здорового потомства, способного к размножению. До этого вырастить функциональные половые клетки вне организма никому не удавалось.

Немного школьной программы

У любого многоклеточного животного, размножающегося половым путем, есть два принципиально разных типа клеток: половые клетки, или гаметы, и все остальные клетки организма, или соматические клетки.

Соматические клетки содержат парный (диплоидный) набор хромосом — по половине от каждого из родителей (например, у человека 46 хромосом: 23 от матери и 23 — от отца). Эти клетки размножаются делением, которое называется митозом.

Он происходит относительно просто: ДНК клетки удваивается, формируется два парных набора хромосом, затем эти наборы расходятся к разным полюсам клетки, после чего в ней образуется перетяжка, делящая ее пополам.

В итоге получаются две одинаковые клетки, аналогичные материнской.

С половыми клетками все сложнее — их предшественницы, первичные половые клетки, или гоноциты, имеют парный набор хромосом, а в итоге из них должны получиться яйцеклетки и сперматозоиды с одинарным (гаплоидным) хромосомным набором. Поэтому процесс их деления (гаметогенез, который в случае сперматозоидов называется сперматогенезом) проходит несколько промежуточных стадий.

У позвоночных гоноциты формируются из универсальных стволовых клеток в желточном мешке эмбриона примерно с шестой недели его развития.

По мере образования тканей и органов эти клетки мигрируют в половые железы (гонады), то есть в мужском организме — в яички. Там они формируют популяцию клеток, называемых сперматогониями.

В начале полового созревания эти клетки начинают активно размножаться митозом.

При этом часть клеток дифференцируется в так называемые сперматоциты первого порядка, которые также обладают двойным набором хромосом. Эти клетки, в отличие от сперматогониев, делятся мейозом, при котором удвоения ДНК не происходит.

В результате первого деления мейоза образуются сперматоциты второго порядка, несущие одинарный набор хромосом. Затем они проходят второе деление мейоза, аналогичное митозу, давая на выходе сперматиды с гаплоидным набором хромосом.

Эти клетки затем дифференцируются в зрелые сперматозоиды.

На каждой стадии этого процесса клеткам необходимы определенная среда, окружающие клетки и сигнальные факторы, направляющие их деление и развитие. Яички, имеющие сложную микроскопическую структуру, обеспечивают нужные условия, но воспроизвести эти условия в лаборатории — задача практически непосильная, особенно на последних этапах сперматогенеза.

Ближе всего к ее решению удавалось подойти сотрудникам Киотского университета в Японии. В 2011 году они смогли направить дифференцировку мышиных эмбриональных стволовых клеток в гоноцитоподобные клетки (ГПК), но для последующих стадий сперматогенеза их пришлось подсадить в яички взрослых мышей — добиться мейоза «в пробирке» у них не получилось.

«Хорошая штука»

Ученые из Китайской академии наук и их коллеги из Нанкина, Чанша, Хэфэя и Янчжоу использовали в своем исследовании наработки японских коллег. При помощи «коктейля» из цитокинов, аналогичных сигнальным молекулам ранних экстраэмбриональных тканей, они дифференцировали мышиные эмбриональные стволовые клетки в эпибластоподобные клетки (напоминающие желточный мешок) и далее в ГПК.

Чтобы создать им условия, близкие к внутренней среде половых желез, ГПК смешали в питательной среде с равным количеством эпителиальных клеток, полученных из яичек новорожденных мышей.

После этого в среду добавляли различные сочетания морфогенов — веществ, направляющих дифференцировку клеток в нужном направлении и формирование из них органов и тканей. Как отметил один из исследователей Сяоян Чжао (Xiao-Yang Zhao), для получения нужной комбинации пришлось проделать сотни экспериментов.

В результате сочетание морфогенов KSR, BMP-2/4/7, активина А и ретиноевой кислоты запустило процесс мейоза сперматоцитов.

Однако, запустив мейоз, необходимо регулировать его течение.

Для этого на седьмой день из питательной среды убрали морфогены и добавили гормональную смесь: фолликулостимулирующий гормон, тестостерон и экстракт бычьего гипофиза.

По поводу последнего эксперт-репродуктолог из Джексоновской лаборатории в Бар-Харборе (штат Мэн) Мэри Энн Хэндел (Mary Ann Handel) эмоционально заметила: «Бог знает, что в нем такого? Но, наверное, это хорошая штука».

Тем не менее, эта гормональная комбинация оказалась единственной, обеспечившей правильное течение всех ключевых стадий мейоза, что было подтверждено иммунохимическими, цитологическими, генетическими анализами, секвенированием и ПЦР. Результатом стало появление в культуре сперматидоподобных клеток с гаплоидным хромосомным набором — фактически, незрелых сперматозоидов без хвоста и с «лишними» органеллами.

Эти клетки использовали для оплодотворения путем стандартной процедуры интрацитоплазматической инъекции сперматозоидов (ИКСИ), при которой мужские гаметы вводят в яйцеклетку стеклянной микроиглой.

Это привело к развитию морфологически полноценных эмбрионов, которые перенесли в матку мыши для вынашивания.

Родившиеся мыши ничем не отличались от животных, зачатых естественным путем, и произвели собственное потомство.

Слово скептикам

Публикация китайцев заставила некоторых ученых сомневаться в полученных результатах.

Так, руководитель киотского коллектива, разработавшего метод получения ГПК из стволовых клеток, Минитори Сайтоу указал на то, что температура в инкубаторе поддерживалась на уровне 37 градусов Цельсия, что может остановить развитие спермы. Он также отметил, что на флуоресцентной микроскопии в клетках не видны белки, характерные для ГПК.

Эксперт по стволовым клеткам из Утрехтского университета в Нидерландах Нильс Гейсен (Niels Geijsen) отметил, что успехи китайских ученых «изумительны, если [описанное в статье] действительно произошло».

Золотой стандарт

Несмотря на скепсис ряда коллег, исследователи отмечают, что их работа соответствует всем критериям «золотого стандарта» доказательства получения полноценных половых клеток «в пробирке», которые сформулированы уже упомянутой Хэндел с коллегами в 2014 году.

Эти критерии включают нормальное количество ДНК, число и форму хромосом в клетках на всех стадиях развития, их правильное расхождение в ходе мейоза, а также пригодность полученных клеток для получения способного к размножению потомства.

Сама Хэндел согласилась, что работа «золотому стандарту» соответствует.

На текущей стадии разработанная методика представляет собой ценную платформу для исследований всех стадий и необходимых условий сперматогенеза, а также значения каждого конкретного фактора в этом процессе. До ее возможного клинического применения еще очень далеко.

Во-первых, для начала нужно убедиться, что последующие поколения зачатых искусственной спермой мышей здоровы и воспроизвести результаты на других животных моделях. Во-вторых, неясно, будет ли подобный подход работать у людей.

В-третьих, у взрослого человека нет эмбриональных стволовых клеток, а подойдут ли вместо них индуцированные плюрипотентные, которые можно получить из зрелого организма — большой вопрос. В-четвертых, где брать клетки яичек новорожденных.

В-пятых, добиться разрешения на подобные эксперименты и разработать для них юридическую базу в современном мире вряд ли возможно. И эти проблемы не единственные.

Тем не менее, первый успех вдохновил многих ученых. «Если это работает у мыши, нет никаких биологических обоснований того, что это окажется неэффективным у человека. Но придется выяснять необходимые для этого условия [среды] и проводить клетки через эту очень тонкую хореографию», — отметил гарвардский эксперт по стволовым клеткам Джордж Дэйли (George Daley).

Как бы там ни было, лучше запомнить имена Сяояна, Цюаня Чжоу (Quan Zhou), Мэй Ван (Mei Wang) и их коллег. Если полученные ими результаты удастся подтвердить и воспроизвести, будет несложно выиграть пари на то, кто станет лауреатами одной из следующих Нобелевских премий в области медицины и физиологии.

Источник: N+1

ОТПРАВИТЬ:       

Источник: http://www.chaskor.ru/article/vnuki_stvolovoj_kletki_40091

Ссылка на основную публикацию