Китайские ученые вырастили мышей с ДНК двух самцов, модифицировав гены, которые отвечают за развитие эмбрионов. Исследование опубликовано в журнале Cell Stem Cell.
Исследователи из Китайской академии наук (CAS) представили новый метод выведения мышат с генетическим материалом от двух самцов. Хотя это не первый случай создания «мышат от двух отцов» предложенный метод позволит изучить импринтированные гены, активность которых зависит от того, от кого из родителей они унаследованы. Проблемы с этими генами могут вызывать ряд расстройств у людей, например, синдром Ангельмана.
Исследователи извлекли ДНК из незрелых яйцеклеток, взятых у самки мыши. В «пустую» яйцеклетку ввели сперму первого самца, чтобы вырастить уникальные стволовые клетки, которые можно увидеть только в эмбрионах. Эти эмбриональные стволовые клетки вместе со спермой второго самца мыши затем вводят во вторую яйцеклетку. Это в конечном итоге приводит к появлению оплодотворенной яйцеклетки, которая может развиться в детеныша мыши с ДНК от двух отцов.
Схема эксперимента: получение искусственной яйеклетки с геномом от двух самцов (сверху), влияние ограниченного количества генетических изменений на развитие потомства (снизу). Изображение: Zhi-kun Li et al., Cell Stem Cell
Подобные эксперименты проводили и ранее, но они всегда заканчивались остановкой развития эмбрионов на ранних стадиях. Исследователи пришли к выводу, что нормальному развитию мешают импринтированные гены: из-за того, чтобы оба варианта гена были унаследованы от отца, нужные механизмы развития не активировались.
В норме ДНК содержит две копии каждого гена, один из которых унаследован от матери, а второй от отца. Для большинства генов транскрипция идет с обеих копий гена, но для некоторых из них — импринтированных генов — считывается только версия, унаследованная от одного из родителей.
Чтобы решить проблему с отсутствием копий импринтированных генов от самки, ученые внесли 20 генетических изменений в ДНК стволовых клеток. Изменения включали удаление некоторых генов и редактирование регуляторных областей. После внедрения получившихся яйцеклеток суррогатным мышам ученым удалось получить потомство, которое дожило до взрослого возраста.
Взрослая мышь от двух самцов (слева) и из контрольной группы (справа). Изображение: Zhi-kun Li et al., Cell Stem Cell
Несмотря на успех, эффективность метода остается низкой: только 11,8% эмбрионов развились до рождения. При этом у большинства родившихся мышей были разные проблемы с развитием, а продолжительность жизни была меньше, чем у контрольной группы. Те особи, которые дожили до зрелого возраста, оказались бесплодными.
Ученые планируют продолжить эксперименты, чтобы создать полностью здоровых мышей от двух самцов и проверить метод на других млекопитающих. «Эта работа поможет устранить ряд ограничений в исследованиях стволовых клеток и регенеративной медицины», — отмечает один из руководителей исследования Вэй Ли.
Ученые считают, что результаты экспериментов помогут изучать и лечить заболевания, связанные с нарушениями генетического импринтинга. Кроме того, метод может пригодиться для развития технологии клонирования.
