Текст опубликован в личном блоге и его автор не имеет отношения к администрации сайта
Ученым впервые удалось получить мужские и женские клетки с одинаковым генетическим кодом от одного и того же человека. Такой уникальный набор клеток поможет исследователям понять, как половые хромосомы влияют на различные заболевания и какова их роль в процессе нашей эволюции.
В организмах большинства людей присутствуют две половые хромосомы, у женщин две X-хромосомы (XX), у мужчин - одна X-хромосома и одна X-хромосома и одна Y-хромосома (XY). Они определяют пол человека и отвечают за развитие женских или мужских биологических признаков.
Давно известно, что у мужчин и женщин некоторые заболевания могут протекать по-разному. Однако, когда исследователи пытаются описать эти различия, они сталкиваются с проблемами. Это происходит потому, что, набирая волонтеров для исследований, пол является лишь одним определяющим фактором. Часто бывает неясно, почему люди по-разному реагируют на болезнь или лечение. С чем это связано? C гендерной принадлежностью, генетикой, состоянием здоровья или какими-то другими факторами?
Теперь исследовательская группа под руководством профессора Бенджамина Рубиноффа, директора Центра исследования стволовых клеток Swartz Института генной терапии Голдина Савада, сумела получить мужские и женские клетки, которые генетически идентичны, за исключением половых хромосом.
Новое открытие позволит исследователям сравнивать и сопоставлять реакцию этих клеток на лекарства или использовать их для моделирования заболеваний. При этом они не будут подвержены влиянию других генетических факторов или факторов окружающей среды.
Для создания такой модели ученые использовали клетки из хранилища Института медицинских исследований Кориэлла, (это независимая некоммерческая биомедицинская организация, занимающаяся исследованиями генома человека). Клетки были получены от донора с синдромом Клайнфельтера, для которого характерно наличие дополнительной женской Х-хромосомы.
Однако в данном случае у донора была редкая "мозаичная" форма синдрома Клайнфельтера, при которой наблюдается смешение клеток с разным количеством половых хромосом. При таком состоянии некоторые клетки содержат три половые хромосомы (XXY), некоторые - две X-хромосомы, а некоторые одну X и одну Y-хромосому.
Используя клеточное перепрограммирование, исследователи трансформировали зрелые белые кровяные тельца в индуцированные плюрипотентные клетки, также известные как iPS-клетки. iPS-клетки могут регенерировать и дифференцироваться в любой другой тип клеток, включая нейроны и клетки мышечных волокон.
Чтобы подтвердить свою гипотезу и повторить результаты предыдущих исследований (уже на других моделях), команда провела ряд экспериментов. Было обнаружено, что некоторые гены более активны в клетках XX или XY. Ученым удалось с помощью стволовых клеток создать незрелые версии нейронов и проследить половые различия в их раннем развитии.
"Было очень интересно наблюдать, что модель действительно демонстрирует различия между полами, о которых сообщалось в других моделях", - сказал профессор Бенджамин Рубинофф.
Ученые считают, что очень важно понять, почему мужчины и женщины по-разному реагируют на болезни и методы лечения. Так, например, остеопороз и сердечно-сосудистые заболевания чаще встречаются у представителей одного пола, тогда как инфекционные и аутоиммунные заболевания по-разному влияют как на мужчин, так и на женщин.
Понимание подобных различий должно помочь исследователям и врачам в разработке гендерных препаратов. Кроме того, такой подход улучшит результаты лечения пациентов, поскольку позволит медикам корректировать планы лечения с учетом специфических особенностей организма.
Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Stem Cell Reports.
Биологический пол является фундаментальным признаком, влияющим на развитие, репродукцию, патогенез и результаты медицинского лечения. Моделирование половых различий является сложным процессом из-за маскирующего эффекта генетической изменчивости и необходимости дифференцировать хромосомные и гормональные различия. В данной работе ученые разработали клеточную модель для изучения половых различий у человека. Соматические клетки пациента с мозаичным синдромом Клайнфельтера были перепрограммированы для получения изогенных линий индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) с различным набором половых хромосом: 47, XXY/46, XX/46, XY/45, X0. Количественный анализ экспрессии генов hiPSCs обнаружил новые и известные гены, которые имеют половой диморфизм в плюрипотентном состоянии и во время раннего нейронного развития. Женские hiPSC более похожи на "наивное" плюрипотентное состояние, чем их мужские аналоги. Более того, система позволила дифференцировать различия между X и Y хромосомами. В целом, изогенные hiPSC представляют собой новую платформу для изучения половых различий у человека и обладают потенциалом для развития гендерно-специфической медицины в будущем.
Источники и ссылки: Journal Stem Cell Reports, Jouranl Interesting Engineering.
1. (https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(22)00513-6)
2. (https://interestingengineering.com/science/male-female-cells-single-person)