Крупный шаг к получению половых клеток носорога

Чтобы спасти северного белого носорога от вымирания, команда BioRescue стремится создать в лаборатории яйцеклетки и сперматозоиды этого критически исчезающего подвида. В журнале Science Advances команда сообщила о важной вехе: впервые в мире удалось получить из стволовых клеток примордиальные зародышевые клетки (ПЗК) — предшественники половых клеток.

Последние две особи подвида — 33-летняя Наджин и её дочь Фату — живут в заповеднике в Кении. Поскольку остались только самки, подвид не способен к естественному размножению.

Международная команда успешно вырастила ПЗК из эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК). Это ключевой этап амбициозного плана проекта BioRescue, координируемого Институтом зоопарков и исследований дикой природы имени Лейбница.

Учёные используют две стратегии. Одна из них — попытка получить жизнеспособные сперматозоиды и яйцеклетки из клеток кожи умерших носорогов. Полученные эмбрионы планируют имплантировать самкам близкородственного южного белого носорога, которые выступят в роли суррогатных матерей.

Первый успех с исчезающим видом

Для каждого нового вида этот процесс — неизведанная территория. Соавтор исследования профессор Кацухико Хаяши ранее добился успеха с мышами. В работе с носорогом он тесно сотрудничает с доктором Себастьяном Дикке из Центра Макса Дельбрюка и профессором Томасом Хильдебрандтом из Leibniz-IZW.

«Это первый случай, когда примордиальные зародышевые клетки крупного исчезающего вида млекопитающих были успешно получены из стволовых клеток», — поясняет первый автор работы Масафуми Хаяши из Университета Осаки. Ранее это удавалось только с грызунами и приматами.

В отличие от грызунов, ключевую роль в индукции ПЗК у носорога играет ген SOX17, который также важен для развития зародышевых клеток человека.

ЭСК южного белого носорога были получены в лаборатории Avantea в Италии. ПЗК северного белого носорога были созданы из клеток кожи Набире — тёти Фату, умершей в 2015 году. Команда Дикке преобразовала эти клетки кожи в иПСК.

Следующий шаг: созревание клеток

Масафуми Хаяши надеется, что передовые технологии помогут спасти и другие виды носорогов, почти все из которых находятся под угрозой.

Команда также вырастила ПЗК южного белого носорога (популяция около 20 000 особей) и определила два специфических маркера (CD9 и ITGA6) на поверхности клеток-предшественников у обоих подвидов. Эти маркеры помогут обнаруживать и выделять ПЗК среди плюрипотентных стволовых клеток.

Теперь учёным предстоит решить сложную задачу: добиться созревания ПЗК в лаборатории, чтобы превратить их в функциональные яйцеклетки и сперматозоиды. «Примордиальные клетки относительно малы и, что важнее всего, всё ещё имеют двойной набор хромосом», — объясняет доктор Вера Цивица из группы Дикке. Необходимо найти условия, при которых клетки будут расти и уменьшать свой хромосомный набор вдвое.

Генетическое разнообразие — ключ к спасению

Профессор Хильдебрандт параллельно развивает дополнительную стратегию: получить яйцеклетки от Фату и оплодотворить их в лаборатории в Италии с помощью замороженной спермы четырёх умерших самцов северного белого носорога, используя метод интрацитоплазматической инъекции сперматозоида (ИКСИ).

Однако Фату не может выносить потомство из-за проблем с ахилловыми сухожилиями. Её мать Наджин уже не может рожать и страдает от опухолей яичников. «Кроме того, поскольку у нас остался лишь один донор естественных яйцеклеток, генетическое разнообразие любого потомства будет слишком мало для создания жизнеспособной популяции», — добавляет Хильдебрандт.

Поэтому главный приоритет — превратить имеющиеся ПЗК в яйцеклетки. «В опытах с мышами мы выяснили, что для этого решающего шага важна ткань яичника», — говорит Цивица. Поскольку взять эту ткань у двух оставшихся самок носорога нельзя, вероятно, её тоже придётся выращивать из стволовых клеток.

Учёные надеются, что может пригодиться ткань яичника лошади — одного из ближайших эволюционных родственников носорога.