Науковий прогрес досяг чергового значного рубежу в галузі біології. Дослідники Центру репродуктивної медицини Шанхайського університету Цзяо Тун створили мишей, які народилися виключно від двох самців. Для цього не були потрібні яйце чи мати, а лише два сперматозоїди, генетична маніпуляція і терпіння науковців.
Основні відомості
Основною перешкодою для такого виду відтворення був механізм геномного відбитка — це епігенетичні хімічні мітки в ДНК, які регулюють активність генів залежно від того, чи були вони успадковані від батька чи матері. Без правильної комбінації цих міток ембріон не може вижити. Простими словами: проблема полягає в тому, що ДНК має спеціальні «етикетки», які визначають, коли гени мають працювати, а коли — мовчати, і це залежить від їхнього походження.
Ці етикетки можуть бути недоліком або бути неповноцінними, що перешкоджає розвитку ембріона. Команда під керівництвом професора Яанганга Вей вирішила цю задачу, зосередившись на метилюванні в семи ключових ділянках геному, званих ICR (області контролю відбитків). Для цього було застосовано дві системи CRISPR: одна для видалення метильних міток (DCAS9-TET1), а інша — для їх додавання (DCPF1-DNMT3).
Процес був наступним: ядро яйцеклітини було вилучено, і натомість вводили голови двох сперматозоїдів — один з лабораторної миші C57BL/6, а інший — з дикої популяції CAS. Після цього проведено хімічне перепрограмування епігенетичних міток, змушуючи одну з копій ДНК функціонувати так, ніби це «материнська» ДНК.
Результати дослідження
З 587 ембріонів, що були створені на початковій стадії розвитку, лише три досягли народження, з яких два мишенята пережили і стали дорослими особинами. Вони були здоровими, мали нормальні розміри та вагу, а також, що є важливим, здатні до відтворення.
Одне з мишенят дало потомство з дев’ятьма малюками, інше — з шістьма.
Проте успіх був частковим: більшість ембріонів загинули на ранніх стадіях розвитку. Причина цьому — надзвичайна складність одночасного перепрограмування одразу семи ключових ділянок ДНК.
Що це означає для науки?
- Це перше успішне створення життєздатних і родючих мишей, які виникли виключно з чоловічої ДНК.
- Дослідження підтверджує, що головним бар’єром для одностатевого розмноження ссавців є саме геномний відбиток, а не інші фактори.
- Незважаючи на те, що застосування цієї технології для людей або великих тварин залишається віддаленою перспективою, дослідження дає нове розуміння епігенетики і відкриває можливості для розвитку терапії безпліддя.
Джерело: PNAS (Журнал Національної академії наук США)