Когда яйцеклетка оплодотворяется спермой, она начинает делиться на кластер клеток, известный как бластоциста, ранняя стадия эмбриона. В этом шаре клеток некоторые клетки образуют внутреннюю клеточную массу, которая разовьется в плод, а некоторые образуют внешнюю стенку, которая становится плацентой.
Клетки во внутренней клеточной массе «сбрасываются», чтобы стать стволовыми клетками — клетками, которые могут развиться в любой тип клеток в организме. Небольшое количество этих клеток становится первичными зародышевыми клетками (PGC) — они могут стать половыми клетками (сперматозоидами и яйцеклетками), которые в более позднем возрасте передадут генетическую информацию потомства своему потомству.«Создание первичных зародышевых клеток — одно из самых ранних событий на раннем этапе развития млекопитающих», — говорит доктор Наоко Ири, первый автор статьи из Wellcome Trust / Cancer Research UK Gurdon Institute при Кембриджском университете. «Это этап, который нам удалось воссоздать, используя стволовые клетки мышей и крыс, но до сих пор немногие исследования проводили систематическое использование стволовых клеток человека.
Они выявили важные различия между развитием эмбрионов у людей и грызунов, которые могут означать результаты у мышей. и крысы не могут быть напрямую экстраполированы на людей ».Профессор Сурани из Института Гурдона, который руководил исследованием, и его коллеги обнаружили, что ген, известный как SOX17, имеет решающее значение для превращения стволовых клеток человека в PGC (стадия, известная как «спецификация»). Это было неожиданностью, поскольку мышиный эквивалент этого гена не участвует в этом процессе, что предполагает ключевое различие между развитием мыши и человека. Ранее было показано, что SOX17 участвует в превращении стволовых клеток в энтодермальные клетки, которые затем развиваются в клетки, включая клетки легких, кишечника и поджелудочной железы, но это первый раз, когда он был замечен в спецификации PGC.
Группа показала, что PGCs также могут быть получены из перепрограммированных взрослых клеток, таких как клетки кожи, что позволит проводить исследования на специфичных для пациента клетках, чтобы расширить знания о зародышевой линии человека, бесплодии и опухолях половых клеток. Исследование также имеет потенциальное значение для понимания процесса «эпигенетического» наследования. Ученым уже давно известно, что окружающая среда — например, наша диета или привычки к курению — может влиять на наши гены посредством процесса, известного как метилирование, посредством которого молекулы прикрепляются к нашей ДНК, действуя как диммерные переключатели, увеличивая или уменьшая активность гены.
Эти паттерны метилирования могут передаваться потомству.Профессор Сурани и его коллеги показали, что во время стадии спецификации PGC запускается программа для стирания этих паттернов метилирования, действуя как переключатель «сброса». Однако следы этих паттернов могут быть унаследованы — пока не ясно, почему это могло произойти.
«Зародышевые клетки« бессмертны »в том смысле, что они обеспечивают прочную связь между всеми поколениями, передавая генетическую информацию от одного поколения к другому», — добавляет профессор Сурани. "Комплексное стирание эпигенетической информации гарантирует, что большинство, если не все, эпигенетические мутации будут удалены, что способствует" омоложению "линии передачи и позволяет ей давать начало бесконечным поколениям. Эти механизмы представляют более широкий интерес для понимания возрастных заболеваний , что частично может быть связано с кумулятивными эпигенетическими мутациями ».