Кнопка паузы: обнаружена удивительная особенность развития человека

Вопрос о том, могут ли люди контролировать время своего развития, давно обсуждается. Новое исследование предполагает, что в человеческих клетках способна активироваться «кнопка паузы». Полученные результаты имеют большое значение для нашего понимания раннего периода жизни человека.

У некоторых млекопитающих время обычно непрерывного эмбрионального развития способно измениться, чтобы повысить шансы на выживание как эмбриона, так и матери. Механизм временного замедления развития называют эмбриональной диапаузой, и он часто происходит на стадии бластоцисты — непосредственно перед внедрением эмбриона в матку. Во время диапаузы эмбрион остается в свободном плавании, а беременность продлевается.

Состояние «паузы» может сохраняться в течение нескольких недель или месяцев, прежде чем развитие возобновится при благоприятных условиях. Не все млекопитающие используют эту репродуктивную стратегию, и вопрос о том, могут ли человеческие клетки реагировать на причины, вызывающие диапаузу, оставался открытым.

Исследователи из Института молекулярной генетики Макса Планка и Института молекулярной биотехнологии Австрийской академии наук выяснили, что молекулярные механизмы, контролирующие эмбриональную диапаузу, могут работать и в клетках человека. Ученые не проводили экспериментов с человеческими эмбрионами, а использовали стволовые клетки человека и модели бластоцист на основе стволовых клеток — бластоидов.

Оказалось, что модуляция в этих моделях стволовых клеток определенного молекулярного каскада — сигнального пути mTOR — вызывает состояние, удивительно похожее на диапаузу. Путь mTOR — основной регулятор роста и развития эмбрионов мышей.

«Когда мы обработали стволовые клетки и бластоиды человека ингибитором mTOR, мы наблюдали задержку развития, что означает, что человеческие клетки могут развернуть молекулярный механизм, чтобы вызвать реакцию, подобную диапаузе», — объясняет автор исследования Айдан Булут-Карслиоглу. 

Пауза характеризуется сокращением деления клеток, замедлением развития и снижением способности прикрепляться к слизистой оболочке матки. Способность входить в эту «спящую» стадию, по-видимому, ограничена коротким периодом развития. Состояние паузы обратимо, и бластоиды возобновляют нормальное развитие, когда реактивируется путь mTOR.

Получается, что люди, как и некоторые другие млекопитающие, обладают врожденным механизмом временного замедления своего развития, даже если этот механизм не используется во время беременности. По словам ученых, это может быть пережитком эволюционного процесса, который люди больше не используют. 

Открытие может иметь большое значение для репродуктивной медицины. С одной стороны, ускорение развития, как известно, повышает успешность экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), и усиление активности mTOR может привести к этому. С другой стороны, переход в состояние покоя во время процедуры ЭКО может дать больше времени для оценки состояния эмбриона и синхронизации его с матерью для лучшей имплантации в матке, пишет Science Daily.