3.1. Амфибии

Когда ядра бластулы трансплантируются в хорошего качества реципиентныеяйцаЛсяо/ж?, свыше 30 % таких яиц развиваются в нормальных головастиков, и большинство этих последних можно вырастить до стадии фертильных взрослых животных. По мере того как донорские клетки дифференцируются, степень нормальности развития трансплантантных эмбрионов снижается (рис. 22.3), не столь быстро в случае эндодермальных донорских ядер, как при использовании других. У амфибий оказались информативными серийные ядерные пересадки, в которых донорские ядра берутся из бластулы, которая сама была получена в результате пересадки ядра соматической клетки (рис. 22.4). Это делается потому, что клетки эмбриона от первой пересадки часто представляют собой мозаику клеток, нормальных и ненормальных по хромосомам, из-за различий в скорости репликации ДНК между соматической клеткой и активированным яйцом; серийные трансплантации ядер демонстрируют возможности развития у ядер эмбриона от первой пересадки, которые меньше повреждены ядерной пересадкой. Несколько нормальных половозрелых, генетически маркированных лягушек, самцов и самок, были получены даже при использовании кишечного эпителия питающихся личинок (Gurdon and Uehlinger, 1966). Этот результат показывал, что процесс дифференцировки не обязательно связан с утратой способности обеспечивать нормальное развитие, и, следовательно, принцип сохранения генома по мере дифференцировки клеток не нарушается.

^{Рис. 22.3. Выживаемотъ эмбрионов Xenopus, полученных в ре­ зультате пересадки ядер снижается номере того, как донорские ядра берутся из все более и более специализированных донорских клеток}

^{Сокращения, обозначающие стадию: (В) бластула; (G) гаструла: (N) нейрула; (ТВ) стадия хвостовой почки: (НВ) стадия биения сердца; (ST) стадия плавающего головастика; (FT) стадия питающегося головастика (перепечатано, с любезного разрешения, из Gurdon, 1960)}

В опытах по трансплантации ядер у амфибии оказалось невозможным получить нормальное взрослое животное из ядра другой взрослой особи. Однако морфологически нормальные головастики были получены из ядер клеток многих различных тканей взрослых особей (Laskey and Gurdon, 1970), и эти головастики имели нормальный набор функционирующих специализированных типов клеток. Следовательно, клетки, коммитированные в направлении одного пути дифференцировки, содержат, тем не менее, генетический потенциал, обеспечивающий в комбинации с цитоплазмой яйца большинство неродственных типов клеточных дифференцировок.

Способность ядер одного клеточного типа обеспечивать другие типы клеточных дифференцировок можно оценить количественно, проверив, в какой степени функциональная мышечная и нервная дифференцировка, о которой можно судить по эмбрионам, совершающим плавательные движения после стимуляции, может быть достигнута при использовании ядер кишечного эпителия от плавающих головастиков. Такие эмбрионы часто могут быть получены с помощью серийных пересадок ядер от эмбрионов, полученных в результате первой пересадки, которые не совсем нормальны (см. рис. 22.4) (Gurdon, 1962). Кроме того, клетки бластулы от морфологически дефектных эмбрионов от первой пересадки могут формировать мышцы, будучи пересажены нормальным хозяевам, выращенным из оплодотворенных яиц (рис. 22.4) (Byrne et al., 2003). Этот результат показывает, что до 30 % клеток кишечного эпителия могут приводить, после пересадки ядер, к формированию функциональных аксиальных мышечных клеток (табл. 22.1). Спектр аномалий, возникающих в результате пересадки ядер у амфибий, не обнаруживает какого-либо постоянного характера, который на морфологическом уровне можно было бы соотнести с происхождением донорской клетки. Независимо от типа клеток и стадии развития донорских ядер эмбрионы, полученные в результате трансплантации ядер, погибают со сходным набором дефектов, включающим неполное дробление, неспособность к гаструляции, дефектное формирование оси и отсутствие структур головы. Внешне беспорядочная природа этих дефектов не удивительна, поскольку известно, что в клетках эмбрионов от первой пересадки часто наблюдаются крупные хромосомные аномалии (см. раздел 4.1, подраздел «Репрограммирование в клонах»).

^{Таблица 22.1. Эффективность ядерного репрограммирования: клетки личиночной эндодермы Xenopus}

^{Рис. 22.4. Серийные пересадки ядер и пересадки ткани у Xenopus}

^{Для стандартных первых пересадок единичное ядро соматической клетки трансплантируют в денуклеированное яйцо, которое затем выращивается прямо до стадии личинки Для серийных пересадок ядер эмбрион от первой пересадки на ранней стадии развития используется как донор ядер для дальнейшей серии пересадок ядер в яйцеклетки. Эти эмбрионы, полученные в результате серийных ядерных пересадок, выращиваются до стадии головастика. Наконец, от эмбриона, полученного в результате первой пересадки, который частично дефектен, берут кусочек ткани для пересадки эмбриону-хозяину, выращенному из оплодотворенного яйца. Пересаженная ткань становится частью вырастающего головастика}