Мишам подвоїли запас яйцеклітин у яєчнику

Американські вчені створили мишей з незвично великим запасом статевих клітин в яєчнику, для цього знадобилися одна мутація і одні ліки, які забороняють клітинам масово гинути на ранніх стадіях розвитку яєчника. Вцілілі попередники яйцеклітин виявилися цілком здоровими: вони самі лагодять поломки в ДНК, виживають, утворюють нормальні фолікули і потім дають здорове потомство. Таким чином, масова загибель статевих клітин в яєчнику виявилася швидше перестраховкою, ніж необхідністю. Проте, неясно, чи вдасться це відтворити на людині - для цього знадобилося б втручання на ембріональних стадіях розвитку. Дослідження опубліковано в журналі.

Система виробництва яйцеклітин у ссавців влаштована вкрай марнотратно. З усіх ооцитів (клітин-попередників яйцеклітин) до народження людини доживає лише п'ята частина, а 80 відсотків гинуть ще на ранніх етапах. Протягом життя суворий відбір продовжує вибраковувати ооцити, і тому часто до 40 років жінка не може завагітніти через брак яйцеклітин - вибрати з них здорову не завжди вдається навіть за допомогою ЕКО.

Марла Тарп (Marla Tharp) з Університету Джонса Хопкінса і її колеги припустили, що причиною масової загибелі ооцитів можуть бути ретротранспозони LINE-1 (L1). Це мобільні генетичні елементи, які вміють розмножуватися в геномі клітин, тобто створювати свою копію, яка потім вбудовується в випадкове місце на хромосомі. Відомо, що в соматичних (не статевих) клітинах надмірне розмноження ретротранспозонів призводить до розривів у хромосомах, у відповідь на які запускається робота системи репарації ДНК. Якщо вона не справляється з поломкою, клітку чекає старіння або смерть.

Стримувати активність LINE-1 зазвичай вдається за допомогою метилювання ДНК: ділянки з ретротранспозонами клітини намагаються підтримувати в скрученому стані, що заважає мобільним елементам розмножуватися. Але попередники яйцеклітин вибудовують свою систему метилювання тільки після появи на світ. До цього ретротранспозони в них здатні розмножуватися і, ймовірно, призводять до загибелі більшості ооцитів.

Щоб перевірити свою гіпотезу, дослідники працювали з мутантними мишами: у них був вимкнений ген CHK2 - ген ферменту, який реагує на двунітеві розриви в ДНК і викликає загибель клітин. Такі миші життєздатні і фертильні, однак що у них відбувається з ретротранспозонами, було неясно. Вчені порівняли кількість ооцитів в яєчника гомо- і гетерозігот з цієї мутації (у других фермент CHK2 виробляється, але в меншій кількості, ніж у звичайних мишей).

Виявилося, що на ранніх стадіях розвитку, до початку масової загибелі ооцитів, їх число однаково (близько 12 тисяч) і не залежить від наявності CHK2 в клітинах. А ось після народження мишат, коли починається відбір ооцитів, з'являються відмінності: у гомозигот залишається всього 5 тисяч клітин, а у гетерозігот - близько 7 тисяч. Це означає, що CHK2 відіграє важливу роль у відборі і загибелі майбутніх яйцеклітин. Коли ж дослідники дали мишатам AZT - ліки-блокатор зворотної транскриптази, які пригнічують активність ретровірусів і ретротранспозонів, то у них в живих залишилися 10 тисяч ооцитів, тобто в півтора-два рази більше.

Таким чином, вченим вдалося запобігти масовій загибелі клітин в яєчниках мишей. Наступним кроком було необхідно з'ясувати, як це впливає на їх якість. Дослідники порівняли кількість копій L1 і двунітевих розривів в ДНК у гомо- і гетерозігот по CHK2, які отримували чи ні препарат AZT. Вони виявили, що у тих тварин, у яких робота CHK2 була пригнічена, ретротранспозонів і викликаних ними поломок було істотно більше (p < 0,005). Однак після появи на світ виявилося, що у всіх тварин число копій ретротранспозонів знизилося. Це означає, що ооцити здатні впоратися зі своїми мобільними елементами, якщо дати їм шанс не загинути (тобто позбавити їх CHK2) і дожити до появи миші на світ.

Нарешті, дослідники перевірили, як скасування масової загибелі впливає на здоров'я ооцитів і плодовитість мишей. Вони з'ясували, що подвійна мутація з CHK2 і обробка AZT не впливають на роботу генів в ооцитах: вони слідують своїй програмі розвитку і поступово перетворюються на попередники яйцеклітин, формуючи повноцінні фолікули в яєчниках. Кількість фолікулів у таких мишей також виявилося вищою, ніж у гетерозігот за CHK2 (p < 0,05). Згодом миші зі збільшеним числом фолікулів принесли здорове потомство в нормальній кількості.

Таким чином вченим вдалося встановити, що масова загибель попередників яйцеклітин в ембріогенезі не обов'язкова для статевого розвитку ссавців. Контролю якості яйцеклітин на ранніх етапах можна уникнути, а статевий розвиток і фертильність при цьому не страждають. Правда, незрозуміло, чи можна це відкриття якось перенести на людей: для жінок проблема з нестачею яйцеклітин гостро постає тільки в дорослому віці, в той час як вирішувати її, судячи з усього, потрібно ще на ембріональному етапі розвитку.

Раніше вчені з'ясували, що пересадка яєчників від молодих мишей літнім благотворно впливає на їх метаболізм та імунітет і дозволяє довше жити. Заповнювати вичерпний резерв яйцеклітин дослідники запропонували за допомогою допоміжних клітин яєчника. А штучні яєчники з людськими яйцеклітинами вже протестували на мишах.