Расположенные над каждой почкой и имеющие длину всего около двух сантиметров, надпочечники крошечные, но мощные. Эти железы вырабатывают стероидные гормоны, в том числе те, которые участвуют в реакции на стресс, поддержании артериального давления и фертильности. Когда их развитие идет наперекосяк, это может вызвать опасное для жизни состояние, называемое первичной недостаточностью надпочечников, также известное как болезнь Аддисона. Многие генетические факторы, связанные с этим и другими заболеваниями надпочечников, остаются неизвестными.

Исследования надпочечников часто основывались на выводах, сделанных с использованием моделей мышей. Теперь новое исследование под руководством Котаро Сасаки из Школы ветеринарной медицины, в котором изучалось происхождение желез у людей и нечеловеческих приматов , выявило ключевые различия в развитии. Это новое понимание может помочь в диагностике и лечении болезни Аддисона и других заболеваний эндокринной системы.

Работа была опубликована в журнале Science Advances.

«Хотя некоторые генетические причины первичной надпочечниковой недостаточности были идентифицированы, механизм остается плохо изученным», — говорит Сасаки. «Наши результаты помогают идентифицировать гены, участвующие в развитии надпочечников, и могут привести к новым целям для терапевтического вмешательства».

Исследования Сасаки были сосредоточены на изучении развития половых желез, на том, как клетки становятся яичниками или яичками, органами, которые, подобно надпочечникам, выделяют гормоны. На этом фоне надпочечники были естественным следующим очагом, особенно потому, что они имеют общее происхождение с гонадами. В своей недавней работе Сасаки и его коллеги рассмотрели некоторые из самых ранних стадий развития, чтобы увидеть, как клетки-предшественники и ткани развиваются, чтобы дать начало надпочечникам.

Ученым давно известно, что и гонады, и надпочечники развиваются из ткани, известной как целомический эпителий (CE), которая присутствует на ранней стадии эмбрионального развития. У мышей, например, эта ткань развивается в зачаток надпочечников, который позже делится с образованием как зачатка надпочечников, так и предшественника гонад. Зачаток надпочечника становится надпочечником, а предшественник половых желез развивается либо в яичники, либо в семенники.

Используя иммунофлуоресценцию и анализ гибридизации in situ, в которых маркеры позволяют ученым отслеживать потомков клеток, Сасаки и его команда обнаружили, что CE приматов экспрессирует другие гены, чем CE мыши. В то время как мыши экспрессировали гены WT1, GATA4 и NR5A1 в зачатке надпочечников, приматы не экспрессировали GATA4 на параллельной стадии развития, что стало неожиданностью для исследователей.

Более того, в то время как одна часть CE приматов привела к предшественнику гонад, другая развилась в предшественников надпочечников, чего не было у мышей.

«Это происходит совершенно иначе, чем в случае с мышью», — говорит Сасаки. «Похоже, что часть целомического эпителия, дающая начало гонадам, пространственно отделена от части, дающей начало надпочечникам ».

Секвенирование отдельных клеток также выявило различные модели экспрессии генов между линиями клеток надпочечников и половых желез, а также явное расхождение между людьми и мышами. Sasaki отмечает, что некоторые из этих дифференциально экспрессируемых генов, вероятно, важны в процессе получения тканей надпочечников или половых желез из CE.

Некоторые гены, по словам Сасаки, также можно исследовать в контексте надпочечниковой недостаточности.

В настоящее время людей с болезнью Аддисона лечат пожизненной заместительной терапией стероидами, используя синтетические гормоны для замены тех, которые их организм не может вырабатывать самостоятельно. «Это не лекарство и имеет серьезные побочные эффекты», — говорит Сасаки.

В будущей работе он и его коллеги надеются заложить основу в лаборатории для создания коры надпочечников, используя индуцируемые плюрипотентные стволовые клетки, клетки, полученные из крови или кожи, которые можно превратить в различные типы клеток. При таком подходе они могли бы уговорить стволовые клетки следовать нормальному пути развития и превратиться в ткань надпочечников. На ранних стадиях это может позволить проводить клеточную терапию первичной надпочечниковой недостаточности, в идеале избегая некоторых недостатков заместительной гормональной терапии.

«Мы проводим исследования in vitro, чтобы продолжить разработку схемы, которая может быть применима к людям», — говорит Сасаки.