Иллюстративное изображение. Источник: DALL-E
Научный мир официально пересек еще одну границу биологии. Исследователи из Центра репродуктивной медицины Шанхайского университета Цзяо Тун (Shanghai Jiao Tong University) создали мышей, которые родились… от двух самцов. Ни одной яйцеклетки, ни одной матери. Только две сперматозоидные клетки, немножко магии генетики и море терпения.
Что известно
Главным препятствием для такого "папиного потомства" был механизм геномного импринтинга — это эпигенетические химические метки в ДНК, которые включают или выключают гены в зависимости от того, унаследованы ли они от отца или матери. Без правильного сочетания этих меток эмбрион обычно не выживает. В переводе с "научного" языка: главная проблема в том, что в ДНК есть специальные "метки", которые говорят генам, когда им работать, а когда молчать — и это зависит от того, пришли ли гены от мамы или от папы. Если этих меток нет или они не те, эмбрион просто не может развиваться и умирает.
Команда под руководством профессора Янчана Вея (Yanchang Wei) решила эту проблему путем прицельного редактирования метилирования в семи критически важных регионах генома — так называемых ICR (Imprinting Control Regions). Для этого использовали две системы на базе CRISPR: одну для снятия метильных меток (dCas9-Tet1), другую для их добавления (dCpf1-Dnmt3).
Методика выглядела следующим образом: ядро из яйцеклетки удаляли, а вместо него вводили головки двух сперматозоидов — один от лабораторной мыши C57BL/6, другой от дикой CAST. Затем проводили химическое перепрограммирование эпигенетических меток, заставляя одну из копий ДНК вести себя так, как будто она "материнская".
А результат?
Из 587 созданных эмбрионов до стадии рождения дошли лишь 3, и двое из них выжили до взрослого состояния. Они были вполне здоровыми, имели нормальный вес, размер и — что самое главное — были фертильными, то есть способными к размножению.
Один самец впоследствии дал потомство из 9 мышат, другой — из 6.
Впрочем, успех частичный: большинство эмбрионов погибало еще во время внутриутробного развития. Причина — чрезвычайная сложность синхронного перепрограммирования сразу семи ключевых регионов ДНК.
Что это значит для науки?
- Это первое в мире успешное создание жизнеспособных и фертильных мышей исключительно из мужской ДНК.
- Подтверждено: барьером для однополого размножения у млекопитающих является именно импринтинг, а не что-то другое.
- Хотя до применения этого подхода для людей (или хотя бы для крупных животных) еще очень далеко, исследование открывает двери для более глубокого понимания эпигенетики, импринтинга и даже потенциальных будущих терапий бесплодия.
Источник: PNAS (Журнал Национальной Академии Наук США)