22 июн 2023 22

Ученые открыли новый тип эмбриональных клеток, которые самоуничтожаются, чтобы защитить развивающийся эмбрион

Ученые обнаружили новый тип клеток в раннем человеческом зародыше, которые умирают сами по себе через несколько дней после появления, чтобы защитить развивающийся плод от повреждений. Это открытие помогает понять, что происходит на самых первых этапах жизни после зачатия, что может в будущем способствовать улучшению методов ЭКО или лечения стволовыми клетками.

Новое исследование, опубликованное 20 июня 2023 года в журнале PLoS Biology международной группой ученых, свидетельствует о том, что механизм раннего развития зародыша в утробе матери может значительно отличаться от устоявшегося представления об этом процессе.

Когда человек становится взрослым, он состоит из триллионов клеток, но мы все начинались с одной клетки — оплодотворенного яйцеклетки. Первая клетка делится на две клетки, которые потом делятся на четыре, потом на восемь и так далее. Затем клетки начинают отличаться по своему функциональному значению. Некоторые из них предназначены для того, чтобы стать плацентой, а другие — зародышем.

Самоуничтожающаяся эмбриональная клетка

Команда ученых проанализировала данные об активности генов каждой клетки 5-дневных зародышей и обнаружила, что примерно четверть клеток не соответствуют ни одному из известных типов (предзародышевый, предплацентарный и т. д.).

Дальнейшее исследование показало, что неопределенные клетки содержат так называемые «молодые переносимые элементы» или «прыгающие гены». Так называют части ДНК, которые могут копировать и вставлять себя обратно в нашу ДНК, зачастую нанося при этом ущерб. Дополнительный анализ, произведенный испанскими коллегами по проекту подтвердил наличие у зародышей клеток с белками из прыгающих генов. Продолжив наблюдения в течение некоторого времени, команда увидела, что потомки таких клеток имеют повреждения ДНК и переходят в стадию запрограммированной гибели.

Механизм контроля качества

Этот процесс, по мнению исследователей, похож на форму контроля качества: организм осуществляет выбор между клетками в пользу тех, которые правильно выполняют свои функции.

Люди, как и все организмы, ведут бесконечную игру в кошки-мышки с деструктивными прыгающими генами. Тогда как обычно наш организм стремиться подавить прыгающие гены всеми доступными способами, на очень ранних стадиях развития они активны в некоторых клетках. Вероятно, это связано с тем, что на ранних стадиях организм еще не обладает полностью выстроенной генетической системой защиты

— Доктор Зсузсанна Изсвак, со-старший автор из Центра Макса Дельбрюка и эксперт по мобильной ДНК.

Если клетка повреждена прыгающими генами — или любой другой ошибкой, например, в ней слишком мало или слишком много хромосом — то зародышу лучше избавиться от этих клеток и не допустить, чтобы они стали частью развивающегося ребенка

— Лоуренс Херст, со-ведущий автор, профессор Центра эволюции Милнера в Университете Бат.

По мнению ученых новое исследование поможет лучше понять, почему некоторые зародыши не развиваются нормально или почему некоторые женщины теряют беременность на ранних сроках. Кроме того, полученная информация позволит улучшить методы ЭКО или регенеративной медицины, которые используют стволовые клетки для лечения болезней.