Клетки кожи северного белого носорога превратили в предшественники яйцеклеток

Ученые смогли получить из клеток кожи самки северного белого носорога клетки, подобные первичным половым клеткам — тем, из которых в процессе развития получаются гаметы. Подвид считается вымершим, но ученые ищут способы восстановить популяцию. Результаты исследования, опубликованного в Science Advances, помогут помочь найти способ получать новые гаметы из клеток кожи или глаз.

Северные белые носороги (Ceratotherium simum cottoni) считаются вымершими в дикой природе. На Земле осталось только две самки — мать и дочь, Нажин и Фату, а последний самец, Судан, умер в 2018 году. Возродить подвид ученые пытаются с помощью вспомогательных репродуктивных технологий: они уже оплодотворяли яйцеклетки самок сперматозоидами, оставшимися от последних самцов, но пока ученым удалось получить только три жизнеспособных эмбриона, которые, скорее всего, будут вынашивать самки близкого подвида — южного белого носорога (подробнее о попытках ученых помочь носорогам читайте в блоге «Мама из пробирки: как искусственные фолликулы и яйцеклетки помогут носорогам и нам»).

В создании эмбрионов таким способом есть лимитирующий фактор. Овариальный резерв у носорогов, как и у людей, органичен: самка рождается с определенным числом гамет, которые расходуются в течение жизни.

Возможным выходом могло бы стать создание половых клеток из соматических, то есть клеток кожи или глаза. Сперва соматические клетки нужно сделать стволовыми, то есть теми, которые могут стать любыми клетками, и только потом выращивать их при таких условиях, чтобы они становились нужными популяциями. Но подобрать такие условия — сложный процесс.

Группа ученых под руководством Кацухико Хаяси (Katsuhiko Hayashi) приблизилась к этому: они сделали клетки, подобные первичным половым клеткам. Начать работу решили с эмбриональных стволовых клеток, полученных от южных белых носорогов: на них подобрали необходимые для перехода условия. Для того, чтобы следить за превращением ученые следили за генами POU5F1/OCT3/4 и PRDM1/BLIMP1 , так как их экспрессия специфична именно в первичных половых клетках. Далее авторы инкубировали клетки в таких условиях, чтобы получить клетки, подобные первичным половым клеткам.

Схема превращения эмбриональных стволовых клеток (ESCs) в клетки, подобные первичным половым клеткам (PGCLC). Сначала их обрабатывали смесью факторов для преиндукции, после чего переходили к превращению в клетки, подобные первичным половым клеткам
Masafumi Hayashi et al. / Science Advance, 2022

После этого ученые работали с клетками, которые после культивирования остались позитивными по экспрессии обоих генов. В них также оказались повышена экспрессия генов, указывающих на принадлежность к первичным половым клеткам: SOX17, PRDM1 и NANOS3. Авторам исследования также удалось размножить эти клетки. Они остались на стадии развития ранних предшественников гамет и приобрели способность к передвижению — за счет образования филоподий — нитевидных выпячиваний мембраны.

Клетки, подобные первичным половым клеткам (слева), приобрели способность к передвижению за счет филоподий, которых нет у начальной популяции -эмбриональных стволовых клеток (справа)
Masafumi Hayashi et al. / Science Advance, 2022

После разработки метода авторы приступили к главному — получению клеток, подобных первичным половым клеткам, из клеток северного белого носорога. Для этого им понадобились фибробласты — клетки кожи, причем донором оказалась уже умершая самка Набира. Из них сделали стволовые клетки, а после также встроили репортерные конструкции, схожие со встроенными в клетки южного белого носорога.

С помощью анализа транскриптома ученые пришли к выводу, что дифференцировка клеток северного белого носорога в OGBT-клетки протекает сходно с этим процессом у южного подвида, а значит им удалось сделать клетки, подобные первичным половым клеткам.

Исследование — один из начальных шагов. Дальше нужно будет придумать, как из клеток, подобных первичным половым клетками, сделать сами половые клетки и что делать после этого.

Браконьерство — одна из причин, по которым северные белые носороги вымерли в дикой природе. Люди истребляют носорогов, чтобы получить их рог, которому народная медицина приписывает целительные свойства. О том, какие еще животные страдают от лженаучных методик оздоровления читайте в тексте «Рожки да ножки».

Еще кое-что

У самок носорогов, например у Dicerorhinus sumatrensis, обнаруживают миому матки — заболевание также встречающееся у человека. Кто знает, возможно в скором будущем носороги станут модельным объектом для изучения миомы и помогут ученым узнать о ней больше и найти лечение.