Прорыв в работе со стволовыми клетками может помочь пандам

В дикой природе осталось всего около 2 000 больших панд, поэтому последние несколько десятилетий учёные искали новые способы помочь этим знаменитым черно-белым медведям избежать вымирания. И теперь, похоже, надежды стало больше, чем когда-либо прежде.

У большой панды по кличке Син Жун (на снимке) и ещё у одной особи часть клеток кожи была преобразована в тип стволовых клеток, потенциально способных стать любой клеткой организма, включая предшественники яйцеклеток и сперматозоидов.

Впервые в истории исследователям удалось превратить обычные клетки кожи панд из зоопарка в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, сообщает научная группа в журнале Science Advances от 20 сентября. Этот тип стволовых клеток можно направить на превращение в любые другие клетки организма. Это открытие поможет учёным разводить больше больших панд (Ailuropoda melanoleuca) и разрабатывать методы лечения их болезней.

«Это действительно великий прорыв в области сохранения большой панды», — говорит Томас Хильдебрандт, ветеринар из Свободного университета Берлина, специализирующийся на репродукции диких животных. «Это открывает совершенно новый путь к спасению этого великолепного вида» и может предложить стратегии для создания стволовых клеток для других исчезающих видов.

Ранее исследователям уже удавалось превращать клетки кожи мышей и человека, называемые фибробластами, в плюрипотентные стволовые клетки. Эти стволовые клетки «обладают неограниченным потенциалом к размножению и могут формировать любые типы клеток, тканей или органов в организме при определённых условиях», — поясняет Лю Цзин, исследователь стволовых клеток из Института биомедицины и здоровья в Гуанчжоу при Китайской академии наук. Сложность в том, что процесс создания таких клеток нужно адаптировать индивидуально для каждого биологического вида.

Чтобы перепрограммировать фибробласты панды в плюрипотентные стволовые клетки, Цзин и его коллеги сначала внедрили в клетки кожи панд гены, способные перепрограммировать взрослые клетки, вместе с малыми молекулами РНК, которые усиливают трансформацию в стволовые клетки. Исследователям также пришлось определить специфические белки и факторы роста, которые помогают превращению клеток кожи панды в стволовые, а также те, что поддерживают их в плюрипотентном состоянии.

Наличие стволовых клеток по требованию позволит учёным создавать примордиальные зародышевые клетки большой панды — предшественники сперматозоидов и яйцеклеток. Ранее подобный трюк уже удавался на мышах и северных белых носорогах.

Получение половых клеток панды всегда было сложной задачей, так как большинство оставшихся в дикой природе особей находятся под строжайшей охраной, запрещающей стандартные методы извлечения яйцеклеток. Кроме того, панд осталось слишком мало, чтобы гарантированно собирать яйцеклетки у животных, умерших естественной смертью.

Если учёные смогут генерировать сперматозоиды и яйцеклетки неинвазивным способом — например, превращая клетки кожи в стволовые, а затем в половые клетки, — и использовать их для создания новых панд, это позволит добавить генетического разнообразия в различные популяции. Сейчас существует 33 изолированных популяции, 15 из которых находятся на грани вымирания.

Следующим шагом команды станет создание примордиальных зародышевых клеток из стволовых. Но помощь в размножении панд — не единственная цель. Плюрипотентные стволовые клетки могут помочь в диагностике и лечении заболеваний. В конечном счете, говорит Цзин, надежда заключается в том, чтобы одновременно увеличить популяцию больших панд и улучшить здоровье вида.

Результаты исследования также открывают потенциал для трансформации стволовых клеток у других вымирающих видов. «Это как библиотека, которой вы пользуетесь, — говорит Хильдебрандт, сыгравший важную роль в аналогичных попытках спасти северного белого носорога от исчезновения. — В ней много книг, описывающих похожие вещи, но с разных точек зрения».

Ученые уже создали плюрипотентные стволовые клетки для тасманийских дьяволов (Sarcophilus harrisii), зебр Греви (Equus grevyi), суматранских носорогов (Dicerorhinus sumatrensis) и дрилов (Mandrillus leucophaeus). С очередной книгой, добавленной в библиотеку, кто знает, к какому виду учёные смогут применить технологию стволовых клеток следующими.

Источник: Джейсон Биттел, Science News, 2024. Vol.206 #6

Предыдущая статья:
Рыба-слон «видит», исполняя электрическое буги.

Следующая статья:
Исследования на Шпицбергене.