Китайские ученые совершили прорыв в области репродуктивной биологии, впервые добившись выживания взрослой мыши, которая появилась на свет без биологической матери. Это стало возможным благодаря передовым методам генной инженерии. Исследование опубликовано в журнале Cell Stem Cell, пишет RTVi.
Специалисты модифицировали 20 ключевых импринтинговых генов, регулирующих экспрессию наследственной информации, что позволило создать жизнеспособных животных с двумя отцами. До этого аналогичные попытки приводили к тому, что эмбрионы либо прекращали формирование на ранних стадиях, либо рождались с серьезными дефектами.
«Эта работа поможет устранить ряд ограничений в исследованиях стволовых клеток и регенеративной медицины», — заявил исследователь стволовых клеток Вэй Ли из CAS.
Ключевой проблемой в создании организмов от двух «отцов» является так называемая импринтинговая аномалия. В норме при слиянии сперматозоида и яйцеклетки гены активируются по определенному принципу, при котором часть копий «выключается». Однако при объединении двух мужских геномов происходит двойное «отключение» одних и тех же генов, что приводит к тяжелым нарушениям развития.
Ранее ученые уже пытались создать жизнеспособных мышей, используя органоиды яичников для получения яйцеклеток из плюрипотентных стволовых клеток самцов, но такие эмбрионы практически не выживали. Но китайские специалисты внесли точечные изменения в ряд импринтинговых генов, применяя методы удаления фрагментов ДНК, изменения регуляторных областей и мутации сдвига рамки считывания. В результате удалось добиться рождения и выживания некоторых особей до взрослого возраста.
Однако успех пока остается частичным. Лишь 11,8% жизнеспособных эмбрионов смогли развиться до рождения, а из них до взрослого возраста дожила только часть. Кроме того, такие мыши оказались бесплодными и имели укороченную продолжительность жизни. Тем не менее исследователи считают, что дальнейшая модификация импринтинговых генов может позволить получать здоровых би-патеринских (от двух самцов) животных, способных к размножению.
«Дальнейшие модификации генов импринтинга потенциально могут способствовать созданию здоровых мышей от двух отцов, способных производить жизнеспособные гаметы, и привести к новым терапевтическим стратегиям для заболеваний, связанных с импринтингом», — говорит исследователь Чжи-Кун Ли.
Примечательно, что это не первая успешная попытка создания млекопитающего без участия одного из полов. Еще в 2004 году японские ученые смогли создать мышей с двумя матерями, без биологического отца. Однако добиться рождения животного без матери оказалось гораздо сложнее. Дело в том, что яйцеклетка содержит не только ДНК, но и важнейшие компоненты для развития эмбриона, включая митохондрии, питательные вещества и клеточные механизмы, регулирующие дифференцировку клеток.
В природе встречаются виды, способные размножаться без участия самца, но примеров животных с двумя биологическими отцами не существует.
Чтобы обойти эту проблему, ученые использовали эмбриональные стволовые клетки самцов и превращали их в яйцеклетки, после чего оплодотворяли их спермой другого самца. Перед этим они корректировали импринтинговые гены, чтобы избежать двойного отключения жизненно важных участков ДНК.
Предыдущие эксперименты в этом направлении имели значительно меньшую эффективность. В 2023 году японские исследователи добились того, что только 1,1% би-материнских эмбрионов доживали до рождения. Китайский метод позволил повысить этот показатель до 13%, что свидетельствует о значительном прогрессе в данной области.
Исследователи планируют продолжить эксперименты и перенести методику на более сложные организмы, включая приматов. Однако для этого потребуется значительное время, поскольку импринтинговые механизмы у обезьян сильно отличаются от таковых у грызунов.