оплодотворение костным мозгом опровержение
Стволовые клетки костного мозга необходимы для наступления беременности
Согласно исследованию ученых Йельского университета, костный мозг может играть определяющую роль в способности женщины забеременеть. В экспериментах на мышах авторы работы установили, что после оплодотворения яйцеклетки стволовые клетки костного мозга перемещаются через кровоток в матку, где помогают преобразовать слизистую оболочку матки, чтобы к ней мог присоединиться эмбрион. Если этого присоединения (имплантации) не происходит, эмбрион гибнет на ранней стадии развития.
«Мы всегда знали, что для беременности необходимы две вещи, — говорит доктор Хью Тейлор (Hugh Taylor), старший автор исследования. — У вас должны быть яичники, чтобы производить яйцеклетки, а также у вас должна быть матка, чтобы получить эмбрион. Но знание о важной роли костного мозга стало изменением парадигмы». Его коллега Решеф Таль (Reshef Tal) объясняет: «Некоторые из этих мезенхимальных стволовых клеток, происходящих из костного мозга, перемещаются в матку и становятся децидуальными клетками, которые являются клетками, необходимыми для процесса имплантации и поддержания беременности».
Благодаря этим клетком внутренняя слизистая оболочка матки (эндометрий) превращается в так называемую децидуальную, или отпадающую оболочку, которая развивается в области имплантации эмбриона, а затем распространяется на всю внутреннюю поверхность матки. Особые части этой оболочки входят в состав плаценты и образуют оболочку зародыша.
В нынешнем исследовании у мышей с дефектом гена Hoxa11, который проявляется в нарушении развития эндометрия, пересадка костного мозга от здорового донора повышала шансы на благополучную беременность, способствуя достаточному развитию децидуальной оболочки. Этот эксперимент стал возможен благодаря прорыву, который Таль и Тейлор совершили несколько лет назад, когда сумели провести пересадку костного мозга самкам мышей, сохранив у них здоровые яйцеклетки (обычно перед трансплантацией донорского костного мозга уничтожают все клетки имеющегося костного мозга при помощи радиации или химиотерапии). Ученым удалось найти препарат, уничтожающий костный мозг, но не наносящий вреда яйцеклеткам.
Таль, Тейлор и их коллеги намерены перенести свои исследования на людей и попытаться при помощи стволовых клеток костного мозга лечить случаи невозможности имплантации эмбриона. «Когда у пациента поврежден эндометрий, что приводит к бесплодию или повторной потере беременности, слишком часто мы не можем это исправить. Костный мозг можно считать еще одним важным репродуктивным органом. Это открытие дает новые возможности для лечения заболевания, которое раньше было неизлечимо», — считает Таль. Хотя перед началом клинических испытаний необходимо еще провести дополнительные исследования, авторы работы рассчитывают, что их метод в конце концов поможет пациентам.
Исследование опубликовано в журнале PLoS Biology.
Донорские клетки костного мозга помогли мышам забеременеть
Американские медики выяснили, что в начале беременности стволовые клетки из костного мозга отправляются в матку и размножаются там, образуя участок плаценты. Пересадив костный мозг от здоровых мышей бесплодным мутантным животным, исследователи смогли восстановить работоспособность матки, а в некоторых случаях вернули мышам плодовитость. Работа опубликована в журнале PLoS Biology.
Красный костный мозг часто считают главным врагом эмбриона: там образуются иммунные клетки, а их с точки зрения плод — это чужеродное тело в организме матери и с ним нужно бороться. Именно поэтому некоторые стволовые клетки мигрируют из организма плода в красный костный мозг матери и подавляют там воспаление, чтобы иммунные клетки не развернули «боевые действия».
Решеф Таль (Reshef Tal) и его коллеги из Йельской медицинской школы обнаружили, что иногда красный костный мозг выступает как союзник эмбриона и становится источником клеток для плаценты.
Ученые воспользовались собственным методом: мышам вводили химиотерапевтический препарат вместе с веществом SCF (stem cell factor, сигнальная молекула для стволовых клеток). В результате стволовые клетки костного мозга погибали, а половые клетки оставались живы. Затем мышам пересаживали клетки красного костного мозга от флуоресцентного донора — животного, в геном которого был встроен ген зеленого флуоресцентного белка. Анализ костного мозга реципиентов показал, что донорские клетки активно заселяют освободившуюся нишу и животные становятся химерами.
Когда мыши-реципиенты забеременели, исследователи разглядели внутри их матки скопление зеленых светящихся клеток — в том самом месте, куда имплантировались эмбрионы. Ученые окрасили эти клетки на характерные поверхностные маркеры и обнаружили, что вместо клеток крови пришельцы из костного мозга превратились в клетки децидуальной ткани — материнской части плаценты.
Затем исследователи повторили свой эксперимент на мутантных мышах с дефектом гена Hoxa11. Это один из факторов транскрипции, который участвует в процессах размножения и развития. Мыши, лишенные обеих копий гена Hoxa11, не способны забеременеть вообще, а гетерозиготы приносят в 1,5-2 раза меньше потомства, чем обычные животные. Ученые предположили, что с помощью пересадки костного мозга можно спасти мышей от бесплодия.
В их эксперименте участвовали несколько групп: контрольная (здоровые мыши, которым пересаживали костный мозг от здоровых мышей), а также гомо- и гетерозиготы по мутации, которые получали клетки от здоровых мышей или мутантных гомозигот. Как и следовало ожидать, контрольная группа размножалась хорошо, а мутанты, которым пересадили костный мозг мутантов, не размножались вообще.
После пересадки здорового костного мозга мутанты, лишенные здоровых копий гена, все равно не могли забеременеть. Тем не менее, в их матке возникала децидуальная ткань: донорские клетки делились сами и благотворно влияли на соседей.
Гетерозиготы приносили в два раза меньше потомства, чем контроль, если получали костный мозг мутантов. Зато если гетерозиготам пересаживали здоровые стволовые клетки, они размножались так же хорошо, как и контрольная группа. Таким образом, пересадки костного мозга оказалось достаточно, чтобы вернуть им плодовитость.
В отличие от мыши, у человека децидуальная ткань возникает не в процессе имплантации эмбриона, а перед ней — в ходе каждого менструального цикла, после овуляции. Тем не менее, известно, что и у человека количество белка Hoxa11 часто снижается при разных патологических состояниях, включая эндометриоз и выкидыш. И не исключено, что донорские клетки костного мозга могут оказаться полезны женщинам для сохранения беременности.
Довольно часто костный мозг все-таки восстает против зародыша, и тогда развивается воспаление, угрожающее его жизни и здоровью женщины. Ученые выяснили, что такую ситуацию может спасти аспирин — распространенное противовоспалительное.
Матери в одиночку: женщины смогут продолжить род, если мужчины вымрут
Мужская Y-хромосома — это маленький кусок Х-хромосомы, от которой в процессе эволюции осталось только 10%. За время существования человечества Y-хромосома не уменьшилась, и всё же существует гипотетический риск того, что мужская половина человечества может когда-нибудь исчезнуть. Как рассказали «Известиям» ведущие российские генетики, в этом случае женщины сумеют продолжить человеческий род самостоятельно, посредством партеногенетического размножения. Об этом — в предпраздничном материале «Известий».
Икс без игрека
Как выяснили ученые, мужская Y-хромосома в процессе своего существования (еще до появления человека) потеряла большинство — примерно 90% — почти из 1,4 тыс. изначально имеющихся в ней генов. А принципиально отличает мужчин от женщин всего один ген.
— Это ген SRY (Sex-determining Region Y), — пояснил академик РАН, научный руководитель Института общей генетики РАН Николай Янковский. — И если пересадить перед рождением только этот ген — женщина станет мужчиной. Это регулятор, он включает и выключает все остальные гены, определяя развитие по мужскому типу. Конечно, у Y-хромосомы есть и другие гены, отличающие мужчин и женщин, — например, ген волосатости ушей. Но он не имеет отношения к контролю пола. Он просто находится в том же носителе информации, что и SRY.
Единственный определяющий развитие по мужскому типу ген расположен на очень маленькой Y-хромосоме, которая остается неизменной на протяжении всей истории человечества. И всё же имеется вероятность, что она может полностью потерять свою функцию в течение следующих 10 млн лет.
Однако, как это ни странно, такое развитие событий не обязательно означает прекращение человеческого рода. К вопросу, что будет, если женщинам придется размножаться без мужчин, генетики относятся оптимистично.
— Женщины в отличие от мужчин могут воспроизводиться без оплодотворения, — объяснил ведущий научный сотрудник Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, профессор Техасского А&М университета (США) и Гёттингенского университета (Германия) Константин Крутовский. — Это возможно потому, что они имеют полноценный набор хромосом. Женщины получают две половые Х-хромосомы — одну от папы и одну от мамы. В каждой примерно 1,4 тыс. генов. Всего 2,8 тыс. А мужчины получают Х от мамы и маленький довесок Y — от папы. В Y-хромосоме примерно 200 генов, из которых только 72 белок-кодирующие. То есть у них примерно 1,6 тыс. генов. Хотя этого достаточно для развития полноценного ребенка, но отсутствуют репродуктивные структуры для его вынашивания.
По словам Константина Крутовского, если мужчины по каким-то причинам исчезнут, женщины гипотетически могут перейти на партеногенетическое размножение — то есть будут использоваться яйцеклетки, которые не прошли редукционное деление в мейозе при формировании гаплоидных гамет. Такая диплоидная яйцеклетка может развиться в точную копию мамы. То есть будут рождаться только девочки. У мужчин же нет возможности получить точную копию папы.
Партеногенез — это одна из форм полового размножения организмов, при которой яйцеклетка развивается во взрослый организм без оплодотворения. Несмотря на то что ребенок не имеет папы, а происходит только от мамы, партеногенез является половым размножением, так как организм развивается из половой клетки. В природе существует много видов животных, которые размножаются партеногенетически. Это улитки, пауки, тараканы, тли, некоторые виды муравьев, скальные ящерицы, комодские вараны, некоторые виды рыб и птиц. В том числе куры.
В разных лабораториях мира уже были проведены эксперименты по партеногенетическому получению жизнеспособных эмбрионов млекопитающих в лабораторных условиях. Яйцеклетки крыс, макак и человека были обработаны для того, чтобы предотвратить редукционное деление (деление ядра клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. — «Известия»). Эти эксперименты закончились получением жизнеспособных бластоцист — зачатков эмбриона. В 2004 году в Японии смогли вырастить из бластоцисты, полученной партеногенетическим способом, жизнеспособную взрослую особь (мышь).
Двойной резерв
Получается, что у женщин существует возможность продолжения рода без мужчин, а вот у мужчин такая перспектива отсутствует. Это происходит потому, что женщина изначально защищена природой лучше — именно из-за того, что на ней лежит ответственность за вынашивание ребенка.
Мужчина производит миллионы сперматозоидов в день, женщина — только одну или несколько яйцеклеток в месяц. То есть в условиях угрозы человеческой цивилизации один мужчина сможет оплодотворить много женщин для того, чтобы сохранить численность популяции и продолжить род, а вот обратную ситуацию себе представить невозможно.
Сперматозоиды, достигающие яйцеклетку, 3D модель
Таким образом, количество женщин в популяции более важно для поддержания ее численности, чем количество мужчин. Природе безопаснее жертвовать для своих «экспериментов» мужчинами, чем женщинами. Из-за этого мужская половина человечества рассматривается природой как испытательный полигон, где можно быстро попробовать разные варианты генов (мутаций), влияющих на приспособляемость, поведение, устойчивость к болезням и так далее.
Это происходит именно потому, что у женщины есть два одинаковых по числу наборов генов: Х-хромосома от мамы и Х-хромосома от папы. Если вдруг окажется, что какой-то ген дефектный, то другой ген может его компенсировать, давая возможность женскому организму нормально развиваться и жить.
Именно так и происходит — женщины реже болеют наследственными заболеваниями и при этом чаще являются носителями неблагоприятных мутаций, связанных с Х-хромосомой. Если же дефектный ген Х-хромосомы встретится в мужском эмбрионе, то он «сработает7 на 100%. Ведь он содержится в единственной Х-хромосоме, доставшейся от мамы, — дублирующего набора нет. В малюсенькой Y-хромосоме всего 200 генов, и те «брошены» на обеспечение брутальности: это факторы фертильности, гормональные гены, обеспечивающие «поведение мачо».
— У мужчин все неблагоприятные мутации «торчат наружу» из-за отсутствия дублирующей Х-хромосомы, — пояснила ведущий научный сотрудник лаборатории анализа генома Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН Светлана Боринская. — А у женщин вторая Х-хромосома в большинстве случаев нормальным геном обеспечивает нужную функцию. Поэтому частота гемофилии у мальчиков — 1 на 10 тыс., а девочки болеют, только если с двух сторон получают дефектный ген. Это — уникальные случаи. То же самое с дальтонизмом.
Константин Крутовский подтвердил, что в человеческой популяции больше отклонений от нормы замечено у мужчин.
— Образно говоря, расхожая фраза, что «все мужики козлы», — ближе к сути, нежели та, что «все бабы дуры». Однако и гениев среди мужчин тоже больше. Ведь мутации бывают и благоприятными, не только негативными, хотя и гораздо реже. Положительная мутация генов Х-хромосомы также чаще проявляется в мужском организме именно из-за того, что отсутствует маскирующий, дублирующий набор генов Х-хромосом, — отметил он.
Однако, по словам ученого, успокоить прекрасную половину человечества в канун 8 Марта можно тем, что, по статистике, женщины в среднем всё делают лучше мужчин. И даже водят машину.
По мнению ученых, женщины смогут справиться со многими тяжелыми ситуациями, даже с исчезновением мужчин. Но жизнь без них была бы невыносимой.
Однополое оплодотворение, возможно, не за горами: ученые получили сперму из женских клеток
Генетики совершили научный прорыв, научившись получать сперматозоиды из женских эмбрионов. В перспективе благодаря этому лесбийские пары смогут заводить собственных биологических детей, пишет The Daily Telegraph.
Британские специалисты, которые ранее научились превращать взятые у мужчин клетки костного мозга в сперматозоиды, теперь повторили аналогичный эксперимент со стволовыми клетками женщин. (Полный текст на сайте InoPressa.ru).
Открытие совершила группа из Университета Ньюкасла, которая теперь добивается права создать сперматозоиды из клеток костного мозга, взятых у женщин. Если это удастся, их метод станет более практичным, чем при использовании эмбриональных клеток.
В результате у лесбийских пар однажды появится возможность обзавестись детьми, которые будут иметь гены обеих женщин – сперму, полученную из костного мозга одной из них, можно будет использовать для оплодотворения яйцеклетки партнерши.
Мужчины и женщины отличаются друг от друга благодаря так называемым половым хромосомам. И у тех, и у других есть X-хромосома. Но лишь у мужчин имеется Y-хромосома, которая содержит всего несколько генов, но играет важнейшую роль в выработке мужских половых клеток. В связи с этим ученые критически относились к идее о том, что из стволовых клеток женщин можно получать сперматозоиды.
В апреле прошлого года на первых полосах газет оказалось имя Карима Наирнии, профессора биологии из Университета Ньюкасла. Ученому удалось получить примитивные сперматозоиды из стволовых клеток взрослого мужчины. Теперь же он смог повторить эксперимент, получив сперму из стволовых клеток женских эмбрионов. Отчет о данной работе пока не опубликован.
Следующим шагом станет попытка заставить эти примитивные клетки пройти мейоз, чтобы получить достаточное количество генетического материала для оплодотворения. Профессор Наирния продемонстрировал потенциал своего метода в 2006 году, когда с помощью спермы, полученной из эмбриональных стволовых клеток самца мыши, удалось зачать семь детенышей – шестеро из них успешно выросли, хотя и испытывали определенные проблемы.
Теперь ученый с оптимизмом смотрит на получение в лабораторных условиях спермы из женских клеток. «Я считаю, что для науки это в принципе возможно», – заявил профессор журналу New Scientist. Он рассказал, что намерен попросить у университета разрешение на использование женских клеток костного мозга, из которых попытается получить женскую сперму.
В то же время доктор Робин Лоуэлл-Бэдж, эксперт по стволовым клеткам и определению пола из лондонского Национального института медицинских исследований, сомневается, что эксперимент удастся: «Помешает наличие двух X-хромосом. Более того, необходимо, чтобы гены из Y-хромосомы прошли мейоз. То есть перед ними как минимум два непреодолимых препятствия».
Бразильская группа ученых во главе с доктором Ириной Керкис из Института Бутантан в Сан-Пауло утверждает, что ей удалось получить из эмбриональных стволовых клеток самца мыши одновременно сперматозоиды и яйцеклетки – отчет об этом опубликован в журнале Cloning and Stem Cells.
Исследователи пока не продемонстрировали, можно ли оплодотворить полученные таким образом яйцеклетки, чтобы произвести на свет жизнеспособное потомство. Тем не менее, они задумываются о возможности воспроизводства человека с помощью клеток представителей одного пола.
Если все эти эксперименты принесут плоды, то у мужчин-гомосексуалистов также появится возможность предоставлять свои клетки кожи для получения яйцеклетки, затем оплодотворять ее спермой партнера и помещать в утробу суррогатной матери. «Полагаю, это возможно, – говорит доктор Керкис. – Но не знаю, как люди посмотрят на такое с точки зрения этики».
В настоящее время британский парламент обсуждает поправки к закону 1990 года об оплодотворении и эмбриологии человека. От правительства требуют включить в закон разрешение в будущем использовать яйцеклетки и сперматозоиды, выращенные в лаборатории из стволовых клеток.
Как бы то ни было, формулировка, содержащаяся в поправках, разрешит использовать лишь сперму, полученную от мужчин, а яйцеклетки – от женщин.
Можно ли иметь детей мужчине после химиотерапии?
Хотя большинство онкологических заболеваний диагностируются после 40–50 лет, к сожалению, есть немало пациентов молодого возраста. К тому же существуют две тенденции: растет как выживаемость среди онкобольных, так и количество мужчин, которые откладывают родительство на поздний возраст. Многие пациенты надеются, что лечение пройдет успешно, и хотели бы в будущем завести детей.
Но когда болезнь удалось победить, и наступила ремиссия, не всегда получается забеременеть. Сами онкологические заболевания и методы, которые используются для их лечения, нередко приводят к мужскому бесплодию. Однако если грамотно действовать с самого начала, то высока вероятность, что репродуктивную функцию получится сохранить и в будущем мужчина сможет испытать радость отцовства.
Почему при онкологических заболеваниях снижается мужская фертильность?
По определению Всемирной организации здравоохранения, бесплодие – это неспособность сексуально активной, не использующей контрацепцию пары добиться беременности в течение одного года. Рак и методы его лечения ухудшают репродуктивную функцию не только у женщин. Существует немало факторов, которые могут снизить фертильность или вовсе сделать мужчину с онкологическим заболеванием бесплодным:
Влияние химиопрепаратов
Химиопрепараты эффективно уничтожают раковые клетки, но в целом они неразборчивы и атакуют все ткани организма, в которых активно происходят процессы клеточного деления. В мужских яичках образование новых сперматозоидов происходит постоянно. Чтобы полностью сформироваться и созреть, сперматозоиду нужно примерно 72–82 дня. Затем он сразу же «встает в очередь» и ждет очередной эякуляции. За счет такой активности яички очень уязвимы к химиопрепаратам.
Если клетки, из которых образуются сперматозоиды, повреждены настолько сильно, что больше не могут размножаться, мужчина становится бесплодным. Также во время курса химиотерапии могут возникнуть следующие проблемы:
Некоторые химиопрепараты способны повреждать нервы, ответственные за возникновение и поддержание эрекции. В итоге у мужчины может возникнуть эректильная дисфункция. Обычно это временное явление – после курса лечения данная функция восстанавливается.
Существует много групп химиопрепаратов, и не все они приводят к мужскому бесплодию. Кроме того, один и тот же препарат может по-разному влиять на фертильность у двух разных мужчин. Это зависит от многих дополнительных факторов:
Кроме того, важную роль играет тип назначенных противоопухолевых препаратов. Эксперты из Американского онкологического общества (American Cancer Society) приводят данные, представленные в таблице.
Если онколог назначил препараты из левого столбца таблицы, – это, конечно же, не повод отказываться от лечения ради того, чтобы сохранить возможность иметь детей. Важно понимать, что все препараты оказывают влияние на половую систему, а рак убивает. На первом месте всегда должна стоять борьба со смертельно опасной болезнью.
Какие еще препараты для лечения рака могут повлиять на мужскую репродуктивную функцию?
Современные таргетные препараты и иммунопрепараты действуют несколько иначе, чем классические химиопрепараты. Каждое из этих лекарств имеет определенную молекулу-мишень, которая важна для жизнедеятельности и размножения раковых клеток. За счет такого прицельного действия нормальные клетки практически не страдают. Однако таргетная терапия и иммунотерапия всё же могут вызывать некоторые побочные эффекты, а их влияние на мужскую репродуктивную функцию пока еще до конца не изучено и остается под вопросом.
Гормональная терапия, которая применяется при раке предстательной железы и некоторых других злокачественных опухолях, способна уменьшить количество сперматозоидов в эякуляте. Из других побочных эффектов возможно снижение либидо (полового влечения) и ухудшение эрекции. Обычно все эти нарушения обратимы и исчезают после завершения лечения.
Можно ли сохранить фертильность?
Можно надеяться, что лечение рака не приведет к бесплодию, или что фертильность через некоторое время восстановится (на это может потребоваться несколько лет). Для мужчин, которые не готовы так рисковать, современная репродуктивная медицина предлагает простое и эффективное решение – криоконсервацию спермы. Половые клетки замораживают по специальной технологии и хранят в емкостях с жидким азотом при температуре −196° C. В таком состоянии они могут теоретически находиться неограниченное время, многие годы, и при этом полностью сохраняют свои свойства. После разморозки сперматозоиды ничем не отличаются от «свежих», а после их применения успешно наступает беременность, рождаются такие же здоровые и нормальные дети, как и зачатые естественным путем.
Существует и другая методика – криоконсервация ткани яичка. Но она считается экспериментальной и почти не применяется. Ее рассматривают как перспективную для мальчиков с онкологическими заболеваниями, у которых пока не наступило половое созревание.
Сейчас криоконсервация спермы применяется довольно широко, этот метод хорошо изучен, и такой услугой можно легко воспользоваться в России. Например, у нас в Репробанке – одном из крупнейших банков половых клеток в СНГ. Наше криохранилище, оснащенное новейшим оборудованием, обеспечит полную сохранность вашего биоматериала, а надежная система маркировки не позволит перепутать его с материалом других мужчин. Мы не привязаны ни к какой клинике. Поэтому когда вам потребуются ваши сперматозоиды, наш курьер доставит их в любое медучреждение в специальном контейнере с соблюдением всех требований.
Если зачать ребенка после лечения, – не будет ли у него повышен риск развития рака?
Об этом можно не беспокоиться. Научные исследования показали, что у детей пациентов, прошедших лечение и находящихся в состоянии ремиссии, не повышен риск развития рака. Но важно знать, что около 5–10% всех онкологических заболеваний связаны с наследственными мутациями. Носитель может передать такой генетический дефект ребенку, и у него также будет повышен риск. Эту проблему тоже решают вспомогательные репродуктивные технологии: перед ЭКО с применением «свежих» или замороженных сперматозоидов можно провести генетический анализ, оценить риски, и это поможет принять необходимые меры.
Во время курса лечения, конечно же, зачатие строго противопоказано. Химиопрепараты, которые получает мужчина, могут сильно навредить плоду и привести к тяжелым нарушениям. Если сохраняется желание и способность заниматься сексом, никаких запретов нет, но обязательно нужно пользоваться презервативами.