Теперь Тилли и его коллеги опубликовали новое исследование, которое «ставит последний гвоздь в гроб догмы», недвусмысленно показывающее, что стволовые клетки в яичниках являются важной частью головоломки фертильности млекопитающих и могут быть использованы, чтобы произвести революцию в лечении бесплодия и возможно даже отсрочить климакс.Самцы всех видов животных могут производить новую сперму в любое время. Самки мух, рыб и птиц могут откладывать новые яйца. Но в течение десятилетий общепринятой парадигмой репродуктивной биологии было то, что природа не предоставляла самкам млекопитающих такой же роскоши, как их коллеги-самцы.
Однако с эволюционной точки зрения этот вывод не имеет особого смысла. «У вас будет популяция яиц, необходимых для размножения видов, которые будут сидеть без дела. А у людей они станут черствыми на десятилетия», — сказал Тилли, заслуженный профессор биологии университета и заведующий кафедрой биологии. «Почему, черт возьми, эволюционное давление или природа приняли такое решение?»
Тилли впервые опроверг эту идею в исследовании, опубликованном в журнале Nature в 2004 году, в котором было обнаружено, что группа стволовых клеток в яичниках мыши поддерживает производство новых яиц. Его потрясающее открытие было встречено спорами, недоверием и пренебрежением со стороны научного сообщества.«Моя лаборатория много лет страдала от перегрева», — сказала Тилли. Но он не унывал.
Когда исследовательские группы по всему миру начали подтверждать и воспроизводить его результаты на мышах и других млекопитающих, Тилли стремился показать, что это явление справедливо и на людях. И в 2012 году он это сделал. В исследовании описано, что та же группа стволовых клеток яичников, которую Тилли обнаружил у мышей, существовала и у женщин репродуктивного возраста.
И он подтвердил, что они выполняли ту же функцию — изготовление новых яиц.Коллеги Тилли оставались настроенными скептически. «За нашей работой внимательно следят», — сказал он. «Многие люди очень критически относятся к этому и ищут способы проделать в нем дыры». Его новая статья, опубликованная 30 августа в журнале Nature’s Scientific Reports, является кульминацией восьмилетней работы и описывает три различных эксперимента.
Одно из них — это повторное исследование, подтверждающее, что взрослые самки мышей могут создавать и создают новые яйца.Для этого Тилли и его группа исследователей выделили стволовые клетки, продуцирующие ооциты, из ткани яичников взрослых мышей.
Они хотели проследить переходный путь клеток, чтобы показать, что они действительно сыграли важную роль в создании новых яиц, эмбрионов и, в конечном итоге, потомства.Чтобы отслеживать клетки, исследователи генетически модифицировали их, чтобы они экспрессировали определенный ген — тот самый, который заставляет медузы светиться флуоресцентным зеленым светом. Затем ученые повторно ввели генно-инженерные клетки обратно в яичники взрослых мышей.
Доказательство того, что из модифицированных клеток образовались новые яйца, было неоспоримым — мыши-детеныши родились зелеными.Это еще раз подтвердило то, что Тилли уже знала. Редкая группа яичниковых стволовых клеток способствовала производству яиц.
Но насколько важны эти клетки? Насколько сильно они влияют на общее количество доступных яиц? Вторая часть его исследования была направлена на то, чтобы ответить на эти вопросы и количественно оценить биологическое значение стволовых клеток.
С помощью метода, называемого генной технологией самоубийства, исследователи могут убивать и воскрешать клетки по команде. Тилли использовал этот метод на переходных клетках, которые в конечном итоге должны были сформировать новые яйца у мышей. Это позволило ему обратимо остановить производство новых яиц и наблюдать, как это повлияет на яичники.«Подумайте об этом так, — объяснила Тилли, — у вас есть ведро, полное воды, и на дне ведра есть кран, и этот кран открыт, из него выходит около 10 капель в час».
Ведро — это яичник, а капли воды — яйца. "А теперь представьте себе еще один кран на верхней части ведра, добавляющий воду в ведро. Если вы теряете 10 капель воды в час и добавляете пять капель воды в час, ваши чистые потери составляют пять капель, а не 10, Технология гена самоубийства позволяет нам полностью перекрыть верхний патрубок, чтобы капли не добавлялись, и мы можем посмотреть, как быстро опустошится ведро, если бы не происходило яйценоскости ».Команда Тилли обнаружила, что мыши производят от 60 до 70 новых яиц в день. Это значительное число, учитывая, что у мышей всего около 1000-2000 яиц.
И что еще более важно, они обнаружили, что по мере взросления мышей их тела медленно закрывают верхний патрубок. Стволовые клетки яичников все еще присутствуют в организме, но перестают функционировать.
В результате яичники перестают производить новые яйца. Когда все яйца истощаются, яичники в конечном итоге выходят из строя.
«Это позволило нам сделать вывод, что причина отказа яичников с возрастом заключается не в том, что у них больше нет способности производить новые яйцеклетки, а в том, что дом, в котором живут эти стволовые клетки, пришел в упадок», — сказала Тилли. «Итак, теоретически, чтобы поддерживать работу яичников, вы не хотите вводить больше стволовых клеток, вы просто хотите отремонтировать их дом».Последний рубеж плодородияТретья и последняя часть исследования представляла собой эксперимент, в котором использовался генетический метод, называемый отслеживанием клонов или картированием судьбы.
Это еще один способ отслеживания стволовых клеток в организме. Но вместо того, чтобы удалять клетки и полагаться на генную инженерию, чтобы пометить их, ученые отслеживали клетки, основываясь на их собственном самомаркировании. Это сняло любые опасения, что камеры вели себя неестественно после взлома.
Опять же, Тилли и его исследовательская группа смогли проследить за стволовыми клетками и подтвердить, что они создали новые яйца и здоровых детей в естественных условиях. Более того, у этих детей родилось собственное здоровое потомство.
Он объяснил, что это сказало Тилли две важные вещи. "Во-первых, яйца, полученные во взрослой жизни из этих стволовых клеток, активно способствуют накоплению яиц, которые используются в нормальных условиях для зачатия детей. И, во-вторых, дети, полученные из этих вновь образованных яиц, полностью здоровы и репродуктивно в порядке, а их потомство совершенно нормально и никаких проблем ".Открытие и понимание этих стволовых клеток яичника имеет огромное значение.
Один из них — это возможность использовать их для производства неограниченного количества яиц. Для женщин, борющихся с фертильностью, это изменит все. Цикл экстракорпорального оплодотворения или ЭКО может стоить до 25000 долларов и включает в себя большое количество гормонов, вводимых в организм ежедневно.
Процесс очень болезненный и обычно дает лишь несколько яиц, которые можно собрать. Один цикл приводит к рождению ребенка менее чем в 50 процентах случаев для женщин моложе 35 лет. Для женщин старше 35 лет шансы на успех резко снижаются с возрастом.Тилли уже начал разрабатывать технологии фертильности и предоставлять лечение через свой стартап OvaScience.
Первая женщина, получившая лечение OvaScience, под названием AUGMENT, родила здорового ребенка в 2015 году. По словам Тилли, последовали многие другие.
Регулирование этих стволовых клеток также может позволить управлять женскими биологическими часами. Лаборатория Тилли достигла этого в некоторой степени на мышах, успешно остановив менопаузу, или «мышопаузу», как он это называет.
Это имело огромную пользу для здоровья сенсорных, когнитивных функций, костей и массы тела у мышей. Тилли подозревает, что отсрочка менопаузы у женщин аналогичным образом предотвратит или отсрочит множество рисков для здоровья, связанных со старением женщин, хотя он признает, что предстоит еще много работы, прежде чем эта цель станет реальностью.
Бесплодие — это деликатная тема, и Тилли старается не преувеличивать обещания технологии в ее нынешнем виде. Но он продолжает с «осторожным оптимизмом» и имеет амбициозное видение того, как исследования могут изменить мир фертильности и старения.
«Мы еще не достигли цели», — сказала Тилли. «Но мы работаем день и ночь, чтобы это произошло».