Дослідження вперше показало здорове мишаче потомство, народжене від одностатевих батьків – у даному випадку матерів.
Команда біологічний аспект чому ссавці потреба двох протилежних статей для продовження роду дуже довго інтригувала дослідників. Вчені намагаються зрозуміти, що насправді заважає двом мамам чи двом батькам виносити потомство. Інші організми, крім ссавців, такі як рептилії, риби та амфібії, виробляють потомство без партнера. Тварини мають три різні режими відтворення (безстатеві, одностатеві та статеві), але ссавці, включаючи людей, можуть піддаватися статевому розмноженню лише за наявності двох батьків протилежної статі.
Навіть з глибоким розумінням запліднення та прогресом медичних технологій за останні десятиліття, було немислимо створити потомство ссавців від двох батьків однієї статі. Мається на увазі, що генетичний матеріал (ДНК) необхідний від обох батьків (чоловіків і жінок) для розвитку, оскільки ДНК матері і ДНК батька в основному конкурують один з одним за місце в потомстві. І існує геномний імпринтинговий бар’єр, тобто певний материнська або батьківські гени імпринтуються (маркуються або маркуються на основі того, від кого вони походять), а потім вимикаються під час різних фаз ембріонального розвитку. Цей бар’єр потрібно подолати. У генетичному матеріалі матері і в генетичному матеріалі батька закріплені різні гени, тому нащадку ссавця потрібен генетичний матеріал обох статей, щоб усі необхідні гени були активовані. Таким чином, обидва генетичні матеріали мають вирішальне значення, оскільки потомство, яке не отримує генетичний матеріал ні від батька, ні від матері, матиме аномалії розвитку і може бути недостатньо життєздатним, щоб народитися. Саме тому неможливо мати одностатевих батьків.
Потомство від двох самок
У дослідженні, опублікованому в Клітинна стовбурова клітина, вчені Китайської академії наук вперше вивели 29 живих і здорових мишей від одностатевих батьків, тут дві біологічні матері. Ці немовлята згодом стали дорослими і змогли мати власне нормальне потомство. Вчені досягли цього за допомогою стовбурових клітин і цілеспрямованого маніпулювання/редагування генів, що свідчить про те, що деякі бар’єри можна успішно подолати. Для створення двоматерінних мишей (мишей з двома матерями) вони використовували клітини, які називаються гаплоїдними ембріональними стовбуровими клітинами (ESC), що містять лише половину кількості хромосом і ДНК лише одного з батьків (тут самка миші). Ці клітини описані як подібні до клітин, які є попередниками яйцеклітин і сперматозоїдів, і були зазначені як головна причина цього проривного дослідження. Дослідники видалили три генетичні області імпринтингу з цих гаплоїдних ESC, які містили ДНК матері, і потім ці клітини були введені в яйця, взяті від іншої самки миші, що дало 210 ембріонів, які потім утворили 29 живих мишей.
Вчені також спробували створити мишей з двома батьками (мишей з двома батьками), але використання ДНК самців було складнішим, оскільки це включало модифікацію гаплоїдних ESC, що містять ДНК батьків чоловічої статі, і вимагало видалення семи областей генетичного імпринтингу. Ці клітини були введені разом зі спермою іншого самця миші в самку яйцеклітини, з якої було видалено ядро, що містить жіночий генетичний матеріал. Створені зараз ембріони мали лише ДНК чоловіків, які були перенесені вздовж плацентарного матеріалу сурогатним матерям, які виношували їх до повного терміну. Однак це не спрацювало для 12 доношених мишей (2.5 відсотка від загальної кількості), які народилися від двох батьків, оскільки вони вижили лише 48 годин.
Це важливе дослідження, де біологічні бар’єри розмноження одностатевих ссавців, здається, були подолані після аналізу генетичних факторів, які перешкоджають розмноженню однієї статі. Виявлені генетичні перешкоди є одними з найважливіших ділянок ДНК, які перешкоджають розвитку мишей з батьками однієї статі. Звичайно, це перше дослідження, яке створило здорове потомство мишей з одностатевими батьками, яке можна порівняти зі звичайними мишами.
Чи можна це зробити у людей?
Експерти кажуть, що такі масштабні генетичні маніпуляції можуть бути неможливими для більшості ссавців, особливо людей. По-перше, визначити гени, якими потрібно буде маніпулювати, складно, оскільки «імпринтовані гени» є унікальними для кожного виду. Існує високий ризик виникнення серйозних відхилень від норми, а також багато питань безпеки. Це довгий шлях, наповнений неправдоподібністю того, що щось подібне може бути відтворено у людей. Крім технологічних перешкод, це постійні дебати щодо етичних та практичних питань, пов’язаних із процедурою. Тим не менш, це дослідження є цікавою віхою і може бути використане для посилення нашого розуміння запліднення та ембріонального розвитку. Це може допомогти краще зрозуміти безпліддя та походження вроджених захворювань. Дослідження також може бути широко використано для дослідження прикладів клонування тварин у майбутньому.
***
{Ви можете прочитати оригінальну дослідницьку роботу, натиснувши посилання DOI, наведене нижче в списку цитованих джерел(ів)}
Джерела
Zhi-Kun L et al. 2018. Генерація біматерильних і двобатьківських мишей з гіпометильованих гаплоїдних ESC з делеціями області імпринтування. Клітинна стовбурова клітина. https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.09.004
***
