Учените все пак са направили най-добрата изкуствена сперма и отглеждат мишки с нея

Учените са използвали ембрионални стволови клетки, за да отглеждат най-ефективната сперматозоидна клетка с "епруветка" някога, демонстрирайки как могат да бъдат използвани за оплождане на мишки яйца и да произведат здравословно, плодородно потомство.

Клетките са първите в света, които отговарят на набор от критерии, известни като „златен стандарт“ за изкуствените сперматозоиди, зададен от три изследователи на плодовитостта през 2014 г. „Постиженията на този документ са много забележителни“, Джон Шименти от Университета Корнел, - каза пред New Scientist един от изследователите, който определи златния стандарт . «Не знам как друга група е постигнала напредък до този момент.»

Екипът от Медицинския университет Нанкин в Китай не е използвал стволови клетки за създаване на действителни, правилни сперматозоиди, но те са успели да създадат изкуствени сперматиди, които са незрели версии на сперматозоидите, които все още не са нараснали опашки. Без опашки тези сперматиди не могат да плуват, така че вместо това се инжектират в яйце на мишката чрез IVF.

За да достигнат златния стандарт за изкуствените сперматозоиди, изследователите трябваше да докажат, че на различни етапи на растеж клетките запазват редица решаващи характеристики, като правилния брой хромозоми и точния процент на донорската ДНК. И това не е лесен подвиг, тъй като всеки друг опит за адекватен контрол на всички ключови етапи на деленето на полови клетки се провали.

"Досега изследователите се бореха да докажат, че са изтласкали клетките чрез важен, но сложен процес на разделяне, който оставя клетките само с половината от хромозомите на бащата", съобщава Анди Коглан за New Scientist.

Така не само, че екипът изглежда е овладял процеса на делене на клетките, но е бил в състояние да произведе и здраво потомство - два фактора, които им помогнаха да изпълнят неуловимия златен стандарт.

"Смятаме, че нашата работа е първата, която следи и изследва всички изисквания за успешна мейоза", каза един от екипа, Джахао Ша.

И така, как го направиха? Изследователите взеха ембрионални стволови клетки от мъжки мишки и ги изложиха на химикали, наречени цитокини, които предизвикаха тяхната трансформация в зародишни клетки - вид клетка, която поражда полови клетки (яйца или сперма). Докато клетките се диференцираха, те бяха поставени до тъкан, наподобяваща тестиси и изложени на мъжкия полов хормон - тестостерон, за да ги присвоят в сперматидна форма.

Досега техниката е тествана само върху мишки, така че нямаме представа дали ще работи върху хора, които се занимават с проблеми с плодовитостта. Но надеждата е, че един ден учените биха могли да извлекат клетки от безплоден човек - като клетки на кожата или бузите - да ги върнат в състояние, подобно на ембрионални стволови клетки, и след това да ги превърнат в изкуствени сперматиди за използване в IVF.

И това не е толкова безумно предложение, както съобщава Akshat Rathi в Quartz: «Миналите изследвания показват, че кожните клетки могат да бъдат превърнати в плюрипотентни стволови клетки, които са еквивалентни на ембрионалните стволови клетки. Тези плурипотентни стволови клетки дори са превърнати в предшественици на сперматозоиди и яйцеклетки. »

Макар че това може да работи на теория, етичните въпроси на това означава, че ние много отдалечаваме действително използването на техниката за създаване на хора.

«Как можем да разберем дали сперматидите, направени в лаборатория, наистина са със същото високо качество като тези, направени и тествани чрез естествена селекция в тестиса?» Биологът Питър Донован от Калифорнийския университет, Ървайн, който не е участвал в изследването, посочи The Verge.

Точно както позволяването на бебетата да се раждат от генетично модифицирани ембриони предизвиква някои сериозни опасения за „дизайнерските бебета“, заобикаляйки естествения ред на нещата, ако изкуствените сперматозоиди се използват за създаване на хора, ще трябва да разрешим проблема дали са или не по своята същност по-неблагоприятно по някакъв начин и това не е лесен въпрос за отговор.

Но с изследователи във Франция и Япония, които следват отблизо Ша и неговия екип в надпреварата за изкуствена човешка сперма, ще трябва да го разберем по-рано, отколкото по-късно.

Резултатите са публикувани в Cell Stem Cell.

Изкуственият човешки живот скоро може да бъде отгледан в лаборатория след пробив на ембриона

Следвайте автора на тази статия

Следвайте темите в тази статия

Вероятно животният живот може да бъде отгледан от нулата в лабораторията, след като учените успешно създадоха ембрион от бозайници, използвайки само стволови клетки.

Университетът в Кеймбридж смеси два вида стволови клетки на мишката и ги постави на 3D скеле. След четири дни растеж в резервоар с химикали, създаден да имитира условията в утробата, клетките образуват структурата на жив миши ембрион.

Пробивът е описан като „шедьовър“ в биоинженеринга, който в крайна сметка би могъл да позволи на учените да отглеждат изкуствени човешки ембриони в лабораторията без нужда от сперма или яйцеклетка.

Отглеждането на ембриони би помогнало на изследователите да изучават много ранните етапи на човешкия живот, така че да разберат защо толкова много бременности се провалят, но е вероятно да се окажат противоречиви и да повдигнат етични въпроси за това какво представлява човешкият живот.

Понастоящем учените могат да провеждат експерименти върху остатъчни ембриони от IVF лечение, но те са в недостиг и трябва да бъдат унищожени след 14 дни. Учените казват, че възможността за създаване на неограничен брой изкуствени ембриони в лабораторията може да ускори изследванията, като потенциално премахва някои от етичните граници.

„Смятаме, че ще бъде възможно да се имитират много от събитията в развитието, настъпили преди 14 дни, като се използват човешки стволови клетки, използвайки подобен подход на нашата техника, използвайки стволови клетки на мишката, “ каза проф. Магдалена Зерничка-Гьотц от катедрата по физиология, развитие и Невронауката в Кеймбридж, която ръководи изследванията.

«Ние сме много оптимисти, че това ще ни позволи да изучаваме ключови събития от този критичен етап от човешкото развитие, без всъщност да се налага да работим върху (IVF) ембриони. Знанието как нормално се развива развитието ще ни позволи да разберем защо толкова често се обърква. »

Ембрионите са създадени с помощта на генетично инженерни стволови клетки, съчетани с екстра-ембрионични трофобластни стволови клетки (TSCs), които формират плацентата при нормална бременност.

Постоянните опити за отглеждане на ембриони, използващи само един вид стволови клетки, се оказаха неуспешни, тъй като клетките не биха се събрали в правилните си позиции.

Но учените открили, че когато добавят вторите стволови клетки на „плацентата“, двамата започнали да си говорят помежду си, като ефективно им казали къде да отидат.

Заедно те се смесиха заедно, за да образуват ембрионална структура, с две отделни клъстери от клетки на всеки край и кухина в средата, в която ембрионът ще продължи да се развива. Ембрионът не би прераснал в мишка, тъй като му липсват стволовите клетки, които правят жълтъчен чувал.

В момента Великобритания е водеща в света по изследвания на фертилитета, а миналата година група в Института Франсис Крик получи разрешение за генетично модифициране на човешки ембриони, като за първи път в света подобна процедура беше одобрена от регулаторите.

Въпреки това подобна работа повдига важни етични въпроси относно светостта на човешкия живот и дали изобщо трябва да се манипулира или създава в лабораторията.

Критиците предупреждават, че позволяването на отглеждане на ембриони за наука отваря вратата за бебета-дизайнери и генетично модифицирани хора.

Д-р Дейвид Кинг, директор на групата за пазачи, Human Genetics Alert, заяви: «Това, което ме тревожи за възможността за изкуствени ембриони, е, че това може да се превърне в маршрут за създаване на GM или дори клонирани бебета.

"Докато няма приложима глобална забрана за тези възможности, както видяхме с митохондриалния трансфер, този вид изследвания рискува да направи научната основа за предприемачите, които ще използват технологиите в страни без регулация."

Учените ще трябва да потърсят разрешение от Органа за човешко плодородие и ембриология (HFEA), преди да се опитат да създадат човешки ембриони с помощта на техниката, а експертите призовават за „международен диалог“, преди да продължат напред.

Проф. Джеймс Аджайе, председател на изследвания на стволови клетки и регенеративна медицина, университет Хайнрих Хайне, в Германия, заяви: „Регулаторен орган в крайна сметка ще реши дали човешките стволови клетки могат да бъдат генерирани и за колко време те могат да бъдат оставени в чашата на Петри да се развива по-нататък.

„Разбира се, трябва да има международен диалог относно регулирането на подобни експерименти.“

Но изследването беше приветствано от научната общност, която заяви, че това е значителен пробив.

Д-р Душко Илич, читател на науката за стволовите клетки, King's College London, каза, че изследването е „шедьовър“ в създаването на най-ранните стъпки от живота в лаборатория.

„Този ​​доклад е важен. Групата от Кеймбридж всъщност прави ембрионите de novo, използвайки два различни типа клетки, смесвайки ги в определено съотношение и ги оставяйте да се съберат заедно ембриона. Това е науката в най-добрия случай. “

Изследването е публикувано в списание Science и е финансирано от Wellcome Trust и Европейския съвет за научни изследвания.

Изкуствени сперматозоиди, отглеждани в лаборатория

Toyota представи своята серия мотоциклети Etios на Auto Expo 2012

Акценти

1. Международен екип, ръководен от професор Стефан Шлат от Мюнстърския университет в Германия, твърди, че е отглеждал миши сперматозоиди, използвайки няколко зародишни клетки в лабораторно ястие. Това са клетките в тестисите, отговорни за производството на сперма. Скоро може да настигне

Учените за първи път отглеждат миши сперматозоиди в лаборатория, основен пробив, който те твърдят, че скоро може да проправи пътя за производство на изкуствена човешка сперма, която би могла да помогне на безплодни мъже да баща собствените си деца.

Международен екип, ръководен от професор Стефан Шлат от Мюнстърския университет в Германия, твърди, че е отглеждал миши сперматозоиди, използвайки няколко зародишни клетки в лабораторно ястие. Това са клетките в тестисите, отговорни за производството на сперма.

Всъщност учените отглеждаха спермата, заобикаляйки зародишните клетки в специално съединение, наречено агарово желе, за да създаде среда, подобна на тази, открита в тестисите.

Махмуд Хулейхел, член на екипа от израелския университет Бен Гурион в Беершеба, заяви: «Ние успяхме да произведем жизнеспособни сперматозоиди, които биха могли да бъдат използвани за създаване на бебешки мишки. Спермата изглеждаше здрава и не беше увредена генетично.

"Вярвам, че в крайна сметка ще бъде възможно рутинното отглеждане на човешки мъжки сперматозоиди да се поръча чрез извличане на тъкан, съдържаща зародишни клетки от тестиса на мъжа, и стимулиране на производството на сперма в лабораторията."

Сега учените, чиито открития са публикувани в последното издание на „Азиатския журнал по андрология“, са започнали експерименти, за които твърдят, че биха довели до „Светия граал“ - човешка сперма, отглеждана извън тялото на човек.

«Вече сме приложили същите тестове, както и с мишки в лабораторията, използвайки човешки клетки, но все още не са имали успех. Уверени сме, че ако може да се направи на бозайник като мишка, това може да се направи и при хора.

«Експериментираме с редица различни съединения, за да накараме зародишните клетки да прераснат в сперма. И ние вярваме, че ще бъде възможно. И, да се надяваме, че скоро - проф. Хулейхел.

Експертите приветстваха пробива.

Стивън Гордън, водещ консултант по мъжки стерилитет, беше цитиран от „Дейли телеграф“, като казва: „Това е невероятно развитие, което може да революционизира лечението на фертилитета и да позволи на всеки мъж да бъде естествен баща.

«Безплодните мъже естествено искат да бъдат баща на детето си, но в момента трябва да приемат, че това не може да се случи. С откриването на мишката това вече може да бъде възможност. »

Професор Ричард Шарп, един от най-добрите учени за фертилитет в Обединеното кралство, базиран в Единбургския университет, който се надява да работи по проекта, добави: «Това е значителна стъпка напред към направата на човешка сперма.»

Изкуствените сперматозоиди и утроби предлагат нови средства за размножаване

• Споделяне в Twitter (отваря нов прозорец)
• Сподели във Facebook (отваря нов прозорец)
• Споделяне в LinkedIn (отваря нов прозорец)
• Споделяне в Whatsapp (отваря нов прозорец)
• Запазване в myFT

8 декември 2017 г.

Чуйте тази статия

Луиз Браун, първата в света „бебешка пробирка“, е зачената преди 40 години, когато Патрик Степто и Робърт Едуардс оплождат яйцето на майка си със спермата на баща си в лабораторна чиния. Оплождането in vitro, полето, което те основали, даде възможност на милиони хора по света да преодолеят безплодието и да имат здрави бебета.

IVF се подобри значително от 1978 г. - например чрез технология, която инжектира сперматозоидите директно в яйцеклетката - но някои форми на безплодие остават нелечими. Двойка, в която мъжът не произвежда сперма или жената няма яйца, не може да има бебе без донор.

Сега науката насочва пътя към по-радикални лечения за случаи на безплодие, при които спермата или яйцеклетките отсъстват или са с твърде ниско качество, за да работят днешните IVF техники. Експерименти с мишки показват, че синтетичните сперматозоиди и яйца могат да бъдат създадени чрез технологията на стволовите клетки.

Пътят да се даде възможност на мъжете и жените, които не могат да се възползват от IVF, да имат деца, ще бъде дълъг и труден, но миши проучвания предполагат, че това в крайна сметка ще бъде възможно.

Първото успешно създаване на функционираща мишка сперма в лабораторията беше отчетено миналата година от Института по зоология на Китайската академия на науките. Изследователите преобразуват ембрионалните стволови клетки, които могат да се превърнат във всякакъв вид тъкан, в незрели сперматозоиди, наречени сперматиди. Те бяха инжектирани в мишки яйца, които бяха оплодени успешно. Получените ембриони, имплантирани в женски мишки, се развиха в здрави кученца.

Експериментът показа, че мейозата, специалният процес на клетъчно делене и генетично пренареждане, необходим за образуване на зародишни клетки (сперматозоиди и яйца), може да се постигне в лабораторията чрез третиране на стволови клетки с коктейл от химикали и хормони в присъствието на тестикуларна тъкан.

След като показа, че процесът ще работи с ембрионални стволови клетки, следващата стъпка е преобразуването на възрастни клетки в „индуцирани плюрипотентни стволови клетки“ (iPSC), които след това могат да бъдат превърнати в сперматозоиди. Изследователите ще трябва да разработят допълнително процедурата при животни, включително маймуни, преди да мислят да я прилагат при мъже.

Подобно постижение със синтетичните яйца на мишки беше отчетено по-късно през 2016 г. от университета в Кюшу, Фукуока. Японските учени преобразуват клетките на мишката на кожата в iPSC и след това в яйца - отново използвайки химически коктейл в присъствието на яйчникова тъкан.

Някои от синтетичните яйца на мишка също бяха плодородни. При инжектиране със сперма те произвеждат ембриони, прераснали в здрави миши кученца.

50 ширина слот за данни>

Помолихме читатели, изследователи и журналисти от FT да представят идеи с потенциал да променят света. Съдийски състав избра 50-те идеи, които си струва да разгледаме по-подробно. Първият транш от 10 идеи е за посрещане на предизвикателствата на нарастващото световно население. Следващите 10 идеи, разглеждащи решения за нарастващи нужди от енергия и ресурси, ще бъдат публикувани на 8 януари 2018 г.

Разбира се, успешното раждане не е само за зачеване. Много бременности се провалят чрез спонтанен аборт или защото бебето се ражда твърде рано, за да оцелее. Изследванията започват да установяват биохимичните причини за повтарящи се аборти - и тази година американските педиатри демонстрираха изкуствена утроба, която може да издържи изключително недоносени бебета, повишавайки шансовете за оцеляване на родените още на 23 седмици.

Системата позволява на органите - и особено на белите дробове - да се развиват по-естествено от конвенционалните инкубатори. Ултра-недоносените агнета (често използвани като медицински модел за човешки плодове) растат здравословно за четири седмици в последния прототип в детската болница на Филаделфия.

Изкуствената утроба е пластмасова био торба, пълна с течност, която имитира околоплодна течност, която плодът „диша“, както би бил в утробата. Сърцето на плода изпомпва кръв през пъпната връв, свързана с изкуствена плацента, където се оксигенира чрез газообменник.

Системата Филаделфия се развива през четири етапа през последните три години. Екипът смята, че версия, адаптирана за човешки бебета, родени след бременност от 22 до 26 седмици, може да бъде готова за клинични изпитвания в рамките на пет години. В рамките на 10 години изключително недоносените деца могат рутинно да бъдат настанени в изкуствена утроба за един месец или повече и след това да бъдат прехвърлени в конвенционални инкубатори на 28 седмици.

Отглеждането на плод от зачеването в синтетична утроба все още е научна фантастика. Изображенията на изкуствените утроби изобилстват от научна фантастика, най-известната в Смелия нов свят на Олд Хъксли и обикновено се свързват с дистопии. В действителност, използвани разумно при добре регулирани условия, такива техники биха могли да трансформират перспективите за бебета, родени близо до границите на жизнеспособността.

Получавайте сигнали за науката, когато бъде публикувана нова история