Как животные ставят беременность на паузу

Результаты исследования, опубликованные в журнале Developmental Cell, не только расширяют наше понимание отложенной имплантации эмбрионов, но и дают представление о том, как некоторые быстро делящиеся клетки, например, опухолевые, переходят в состояние покоя.

В состоянии эмбриональной диапаузы (так называемой «подвешенной беременности») эмбрион на раннем этапе своего развития воздерживается от имплантации в матку, где он мог бы получать питание, чтобы расти и становиться полноценным плодом. Вместо этого он, подобно семечку, остается в спящем состоянии до тех пор, пока определенные молекулярные регуляторы не дадут ему команду для «прорастания».

Чтобы понять, что именно запускает механизм отложенного эмбрионального развития, международная команда исследователей индуцировала диапаузу у самок мышей, снизив у них уровень гормона эстрогена. Затем они сравнили эмбрионы в диапаузе с эмбрионами до имплантации и после имплантации. Помимо этого ученые индуцировали диапаузу у эмбриональных стволовых клеток мышей, ограничив их снабжение питательными веществами, и сравнили их активность с активностью эмбриональных клеток у развивающихся зародышей.

Оказалось, что ключом для понимания диапаузы могут быть эпигенетические различия в интерпретации одного и того же кода ДНК, а не изменения в самой ДНК. В ходе дальнейших исследований удалось выявить ряд белков, отвечающих за выживаемость эмбриональных стволовых клеток. Активность связанных с этими белками генов, а также уровень определенных аминокислот у эмбрионов в состоянии диапаузы были повышены. Все это оказывало влияние на энзим mTOR, регулирующий многие клеточные процессы, включая пролиферацию и рост клеток, а также участвующий в распознавании запасов клеточной энергии и питательных веществ. Энзим mTOR также известен, как главный регулятор метаболизма и физиологических процессов у млекопитающих, включая процесс старения и развитие рака. Ученым удалось выяснить, что подавление mTOR приводило к такому состоянию обмена веществ, которое было характерно для диапаузы, причем это подавление оказалось обратимым процессом.

Изучение механизма работы диапаузы у животных может найти применение и в клинической терапии у людей, например, для повышения эффективности процедур экстракорпорального оплодотворения. Кроме того, полученные результаты важны для будущих исследований рака: разобравшись, почему и когда раковые клетки переходят в состояние покоя, можно будет понять их способность сопротивляться химиотерапии. Возможно, в будущем удастся «будить» клетки, чтобы их пробуждение совпадало по времени с антираковой терапией и, таким образом, давало необходимый эффект.