Чтобы проследить за процессом созревания сперматозоидов, учёные пометили клетки флуоресцирующим белком. Японские специалисты вырастили полноценные сперматозоиды из незрелых тканей мыши вне живого организма. Значительное достижение, если учесть, что учёные пытаются преодолеть возникающие препятствия более ста лет.
В основном биологи «спотыкались» на стадии мейоза, когда в процессе деления клетки происходит уменьшение числа хромосом в два раза. После прохождения этого этапа сперматозоиды становятся способными оплодотворить яйцеклетку.
Учёные из университета Йокогамы (Yokohama City University) и исследовательского фонда RIKEN добились результата методом проб и ошибок.
Оказалось, что для успешного созревания необходимо было изменить условия среды. В качестве исходного материала японцы использовали незрелые яички новорождённых мышей (то есть в дело пошли стволовые клетки — cперматогоний).
Фрагменты ткани биологи поместили на агарозный гель. Поначалу питательной средой была выбрана классическая для таких экспериментов эмбриональная бычья сыворотка (fetal bovine serum). Однако попытки учёных заставить сперму «вылупиться» в таких условиях не увенчались успехом. Не помогли даже специальные вещества — факторы, известные своим стимулирующим действием на созревание сперматозоидов.
Первые положительные сдвиги наметились только тогда, когда авторы работы поменяли бычью сыворотку на питательную среду без сыворотки (KOSR), которую обычно используют для выращивания эмбриональных стволовых клеток.
По прошествии нескольких недель содержания в этой смеси почти во всех фрагментах ткани биологи обнаружили некоторое количество клеток с правильным набором хромосом (как у сперматозоидов). Примерно половина образцов содержала клетки, обладающие жгутиком, помогающим мужской половой клетке передвигаться.
Пик производства сперматозоидов учёные наблюдали спустя месяц после начала «вымачивания», хотя весь процесс появления новых клеток растянулся более чем на два месяца.
Исследователи внедрили полученные сперматозоиды в яйцеклетки, и спустя несколько недель суррогатные самки родили живое и способное к дальнейшему размножению потомство.
Чтобы окончательно закрепить успех, японцы повторили все те же процедуры с тканями, которые находились в лаборатории в замороженном состоянии (от нескольких дней до нескольких недель). Результаты были те же.
Японцы в своей статье в журнале Nature утверждают, что «с клетками млекопитающих весь процесс in vitro был проведён впервые в мире».
Однако в 2009 году похожих результатов добились британцы. Причём они экспериментировали с человеческими стволовыми клетками. Единственное значимое отличие в том, что у них не было возможности доказать функциональность полученных мужских половых клеток, так как оплодотворение женских яйцеклеток в экспериментальных целях запрещено законом.
Как бы то ни было, исследования такого рода наверняка получат развитие и помогут биологам в будущем лучше изучить процесс созревания сперматозоидов, восстановить популяции животных в случае гибели их половозрелого потомства, а также, хочется верить, вернуть способность к зачатию бесплодным мужчинам.
