Как развиваются гонады, почки и надпочечники у человека

Исследователи из Института зоологии Китайской академии наук и двух китайских клиник составили пространственную карту развития мочеполовой системы человека. Работа вышла в журнале Science, о ней 30 октября 2026 года сообщила Китайская академия наук. Команда Го Цзинтао и Ван Сяоянь изучила мужские и женские эмбрионы на 15-й, 19-й и 23-й стадиях Карнеги, охватывающих формирование гонад и начало половой дифференцировки.

Почки, надпочечники и половые железы закладываются рядом. На четвёртой и пятой неделях развития промежуточная мезодерма даёт начало мезонефросу, или первичной почке, а также зачаткам надпочечника и гонады. Если разделить ткань на отдельные клетки, их соседство теряется, и исследователи уже не могут увидеть, какие клетки могли обмениваться сигналами.

Чтобы сохранить расположение клеток, учёные объединили пространственную транскриптомику высокого разрешения, анализ отдельных клеток, визуализацию белков в срезах ткани и модели из человеческих эмбриональных стволовых клеток. Они выделили 33 типа клеток и сопоставили их положение с активностью генов.

Сигналы между соседними тканями

На 15-й стадии Карнеги анализ показал, что зачаток гонады получает сигналы WNT, BMP и NCAM от соседних тканей, в том числе от мезонефроса и зачатка надпочечника. Затем исследователи проверили сочетание факторов на клеточной модели: промежуточную мезодерму, полученную из эмбриональных стволовых клеток, обработали BMP7, NCAM1 и CHIR99021.

В модели усилилась активность ранних гонадных маркеров, а профиль генов приблизился к состоянию ранней гонады в организме. Это согласуется с предположением, что соседние ткани могут влиять на формирование гонады. Однако опыт на клеточной модели не доказывает, что каждый из этих сигналов играет такую же причинную роль в эмбрионе человека.

Анализ траекторий развития показал, что почечные клеточные линии расходятся сравнительно рано, тогда как соматические линии коры надпочечника и гонады дольше сохраняют сходство. В первом триместре команда выделила три генетические программы, связанные с выработкой стероидов: одну у фетальных клеток Лейдига в мужской гонаде и две в фетальной зоне надпочечника. В одной из двух программ надпочечника активнее работал SREBF2, связанный с синтезом холестерина внутри клетки. Другая включала рецепторы липопротеинов и гены синтеза кортизола.

Авторы связывают эти программы с половой дифференцировкой. По их данным, кортизол может снижать уровень андрогенов через отрицательную обратную связь. Клетки гонады, вырабатывающие мужские стероиды, созревали после 19-й стадии Карнеги и включали гены синтеза андрогенов. Женские гонадные стероидные клетки, согласно сообщению, появляются значительно позднее, к половому созреванию.

Отдельно исследователи изучили клетки с белком PAX8 на границе гонады и мезонефроса. По пространственным и транскриптомным данным эти клетки были ближе к мезенхиме мезонефроса, чем к ранним соматическим клеткам гонады, и находились там, где позднее формируется сеть семенника. Авторы предполагают, что клетки сети, связанные с мезонефросом, могут участвовать в образовании части поддерживающих клеток гонады. Этот вывод опирается на вычислительный анализ, эксперименты с подавлением PAX8 в клетках и ранее опубликованные данные на мышах.

Что даёт пространственная карта

Такая карта показывает не только активные гены, но и адрес клетки, а также её соседей. Представим условную ситуацию: исследователь изучает врождённую аномалию развития почек и половых органов и хочет понять, могли ли на раннем этапе быть нарушены связи между соседними тканями. Пространственная карта позволяет сравнить их расположение и предполагаемые сигналы с картиной нормального развития. Это исследовательская основа для изучения врождённых аномалий и различий полового развития, а не способ проверить конкретного пациента или установить причину нарушения.

Авторы также создали интерактивную платформу для изучения пространственных и одноклеточных данных. Подробности исследования изложены в сообщении Китайской академии наук на Phys.org; полный текст статьи в Science в использованном пакете материалов недоступен. Для анализа исследовательских данных можно обратиться к услуге статистического анализа результатов исследования.