Во время эмбрионального развития два различных каскада генетических сигналов определяют, станет ли зачаточная гонада эмбриона семенниками или яичниками, и, таким образом, будет ли эмбрион развиваться в мужчину или женщину. Нарушения в этом процессе вызывают нарушения в половом развитии, характеризующиеся несоответствием между хромосомами, определяющими пол, гонадами (яичниками или яичками) и анатомией половых органов. Несовместимость может выражаться во многих и разнообразных формах, таких как нечеткие гениталии или сочетание мужских и женских физиологических характеристик. Это медицинское состояние называется нарушением полового развития (НПР), распространенность которого составляет 1 на 4 500 новорожденных.

Одной из серьезных проблем в исследованиях по изменению пола является отсутствие системы in vitro для моделирования и изучения вариантов, встречающихся у людей с DSD. В опубликованном сегодня исследовании ученых из Университета Бар-Илан предлагается решение этой проблемы путем разработки новых инструментов для создания соматических/поддерживающих клеток гонады и, следовательно, для моделирования стволовых клеток, полученных от индивида с РПС, на блюде. Это позволит впервые начать изучение патологий РП в лабораторных условиях в контексте, связанном с человеком (а не на мышиных моделях).

Исследование, проведенное под руководством доктора Ницана Гонена из факультета наук о жизни и Института нанотехнологий и передовых материалов Университета Бар-Илан Гудмана в сотрудничестве с Институтом Фрэнсиса Крика в Великобритании и Институтом Пастера во Франции, было опубликовано в журнале Science Advances.

Примерно год назад в статье Йошино и др. в журнале Science было показано, что стволовые клетки могут быть использованы для получения как клеток-предшественников яйцеклеток, так и соматических клеток яичников. Когда исследователи соединили эти две клетки вместе, они смогли создать здоровый и фертильный эмбрион в качестве продукта этих искусственных яйцеклеток. Исследование доктора Гонена демонстрирует начальную стадию аналогичной идеи, но на этот раз в мужских клетках.

Мужские яички содержат зародышевые клетки, которые развиваются в сперматозоиды, начиная с периода полового созревания и на протяжении всей жизни. Эти клетки окружены поддерживающими соматическими (не зародышевыми) клетками, которые позволяют зародышевым клеткам функционировать и развиваться.

В текущем исследовании доктор Гонен и исследователи из Института Фрэнсиса Крика дифференцировали эмбриональные стволовые клетки мыши в ранние соматические клетки яичек. Они сравнили созданные ими клетки с настоящими клетками яичек и с помощью технологии секвенирования РНК показали, что они очень похожи. Преимущество использования стволовых клеток, полученных от мыши, заключается в том, что это позволяет провести корректное сравнение с настоящими гонадальными клетками, выделенными из эмбриональных гонад. Очень трудно - даже невозможно - сделать это с человеческими клетками и человеческими эмбрионами, потому что человеческий эквивалент - это эмбрион на седьмой неделе беременности, то есть на стадии, когда доступ к эмбрионам после абортов затруднен.

Партнеры д-ра Гонена из Института Пастера, д-р Ану Башамбу и ее лаборатория, взяли этот метод и показали, что он работает на стволовых клетках человека очень похожим образом. Различные комбинации хромосом X и Y определяют пол эмбриона. Исследователи взяли три типа человеческих клеток - клетки мужчины (XY), клетки женщины (XX) и клетки индивида с реверсией пола DSD (XY родился как женщина). Они показали, что соматические клетки, полученные от XX и XY, отличаются друг от друга, а клетки человека с измененным полом находятся где-то посередине, ближе к женским, чем к мужским. Однако, когда вариант или мутация в клетках индивида с DSD была исправлена с помощью технологии редактирования генома CRISPR, клетки снова стали вести себя как типичные клетки XY.

Создание этой клеточной модели человека с реверсией пола открывает путь к пониманию того, где процесс определения пола идет неправильно во многих других необъяснимых случаях DSD и что именно изменяется в клетках человека с DSD.

"Я думаю, что это исследование дает возможность генерировать различные типы соматических клеток гонад, например, клетки Сертоли, которые поддерживают половые клетки, или клетки Лейдига, которые выделяют тестостерон", - говорит доктор Гонен. "Объединение соматических поддерживающих клеток с половыми клетками позволит нам создать "мини-яичко в тарелке", чтобы лучше понять случаи DSD и бесплодия. Надеюсь, в будущем мы сможем использовать это для получения функциональной спермы в лаборатории, чтобы позволить бесплодным мужчинам иметь биологического ребенка".

"Способность понять причины различий в половом развитии часто очень ценна как для самого человека, так и для его семьи. Кроме того, это часто важно при принятии решений о возможных клинических методах лечения. Например, для потенциального сохранения, поддержания или восстановления фертильности", - говорит Робин Ловелл-Бэдж, руководитель лаборатории биологии стволовых клеток и генетики развития Крика.