Как некоторые млекопитающие приостанавливают беременность
Новое исследование из Института стволовых клеток и регенеративной медицины UW Medicine раскрывает механизмы эмбриональной диапаузы — состояния приостановленной беременности, которое встречается у более чем 130 видов млекопитающих и некоторых сумчатых.
Исследование под руководством аспиранта Абдиасиса Хусейна из лаборатории профессора биохимии Ханнеле Руохола-Бейкер было опубликовано в журнале Developmental Cell (Cell Press).
Суть диапаузы
При эмбриональной диапаузе эмбрион на ранней стадии развития не имплантируется в матку, а остается в состоянии покоя, подобно семени. Это биологическая стратегия ожидания благоприятных условий для рождения потомства (недостаток пищи, низкий вес матери, наличие неокрепших старших детенышей).
- У медведей, броненосцев, тюленей и некоторых куньих сезонная диапауза — часть регулярного репродуктивного цикла.
- Например, медведицы спариваются весной/летом, набирают жир, и только при достаточном весе эмбрион имплантируется осенью, чтобы детеныши родились зимой.
Методы и ключевые открытия
Ученые индуцировали диапаузу у мышей, снижая уровень эстрогена, и сравнили эмбрионы в состоянии диапаузы, до и после имплантации. Также диапаузу вызывали в эмбриональных стволовых клетках (ЭСК) мыши, лишая их питательных веществ.
Комплексное изучение метаболических и сигнальных путей показало:
- Эпигенетика (разная интерпретация одного и того же кода ДНК), а не изменения в самой ДНК, играет ключевую роль во входе и выходе из диапаузы.
- В состоянии диапаузы повышена активность генов, связанных с белками выживания клеток, и уровень определенных аминокислот.
- С помощью CRISPR ученые заблокировали поток аминокислоты глутамина, контролирующей важный метаболический путь.
- Метаболические факторы влияют на фермент mTOR — центральный регулятор пролиферации, роста клеток и «сенсор» питательных веществ. Ингибирование mTOR приводит к метаболическому профилю, характерному для диапаузы, и этот процесс обратим.
Значение для науки и медицины
- Репродуктивная медицина: Понимание механизмов диапаузы может улучшить процедуры экстракорпорального оплодотворения (ЭКО).
- Онкология: Исследование может объяснить, почему раковые клетки входят в состояние покоя (кваiesценции), чтобы пережить химиотерапию, и позже возобновляют рост. В перспективе это может помочь разработать терапию, «пробуждающую» клетки для синхронизации с действием противораковых препаратов.
Как отмечает профессор Кэрол Уэр, диапауза — это важный механизм выживания для одних видов и реакция на стресс окружающей среды для других.