Исследование впервые показывает здоровое потомство мышей, рожденное от однополых родителей - в данном случае от матерей.
Биологический аспект того, почему млекопитающим для размножения необходимы два противоположных пола , давно интригует исследователей. Ученые пытаются понять, что на самом деле мешает двум матерям или двум отцам выносить потомство. Другие организмы, помимо млекопитающих, такие как рептилии, рыбы и амфибии, производят потомство без партнера. У животных есть три разных способа размножения (бесполое, однополое и половое), но млекопитающие, включая человека, могут размножаться половым путем только при участии двух родителей противоположного пола.
Даже при глубоком понимании процесса оплодотворения и прогрессе в медицинских технологиях последних десятилетий, создание потомства млекопитающих от двух родителей одного пола оставалось немыслимым. Понятно, что генетический материал ( ДНК ) необходим от обоих родителей (мужчины и женщины) для развития, поскольку ДНК матери и ДНК отца, по сути, конкурируют друг с другом за место в потомстве. Существует также барьер геномного импринтинга, то есть определенные материнские или отцовские гены импринтируются (маркируются или помечаются в зависимости от того, от кого они произошли), а затем отключаются на разных этапах эмбрионального развития. Этот барьер необходимо преодолеть. Разные гены импринтируются в генетическом материале матери и в генетическом материале отца, поэтому потомству млекопитающего необходим генетический материал обоих полов, чтобы активировались все необходимые гены. Таким образом, оба генетических материала имеют решающее значение, поскольку потомство, не получившее генетический материал ни от отца, ни от матери, будет иметь аномалии развития и может оказаться недостаточно жизнеспособным для рождения. Именно поэтому невозможно иметь родителей одного пола.
Потомство от двух самок
В исследовании, опубликованном в журнале Cell Stem Cell , ученые Китайской академии наук впервые получили 29 живых и здоровых мышей-потомков от однополых родителей, в данном случае от двух биологических матерей. Эти детеныши выросли и смогли иметь собственное нормальное потомство. Ученые достигли этого, используя стволовые клетки и целенаправленную манипуляцию/редактирование генов, что предполагает возможность успешного преодоления некоторых барьеров. Для создания биматерных мышей (мышей с двумя матерями) они использовали клетки, называемые гаплоидными эмбриональными стволовыми клетками (ЭСК), содержащие только половину числа хромосом и ДНК только от одного родителя (в данном случае, самки мыши). Эти клетки описываются как похожие на клетки, являющиеся предшественниками яйцеклеток и сперматозоидов, и были названы основной причиной этого прорывного исследования. Исследователи удалили три области генетического импринтинга из этих гаплоидных ЭСК, содержащих ДНК матери, и затем эти клетки были введены в яйцеклетки, взятые у другой самки мыши, в результате чего было получено 210 эмбрионов, из которых затем образовалось 29 живых мышей-потомков.
Ученые также пытались создать двух отцовских мышей (мышей с двумя отцами), но использование мужской ДНК было более сложной задачей, поскольку это включало модификацию гаплоидных ЭСК, содержащих ДНК мужского родителя, и требовало удаления семи областей генетического импринтинга. Эти клетки вводили вместе со спермой другого самца мыши в женскую яйцеклетку, из которой удаляли ядро, содержащее женский генетический материал. Созданные теперь эмбрионы имели только мужскую ДНК, которые были перенесены по плацентарному материалу суррогатным матерям, которые вынашивали их до полного срока. Однако это не сработало для 12 доношенных мышей (2.5 процента от общего числа), рожденных от двух отцов, поскольку они прожили только 48 часов.
Это важное исследование, в котором биологические барьеры воспроизводства от однополых млекопитающих, по-видимому, были преодолены после анализа генетических факторов, препятствующих воспроизводству одного пола. Выявленные генетические препятствия являются одними из наиболее важных участков ДНК, которые препятствуют развитию мышей от однополых родителей. Безусловно, сложное, это первое исследование, в котором было получено потомство здоровых мышей от однополых родителей, которые сопоставимы с обычными мышами.
Можно ли это сделать на людях?
Эксперты говорят, что такие обширные генетические манипуляции, возможно, неосуществимы с большинством млекопитающих, особенно с людьми. Во-первых, сложно определить гены, которыми нужно будет управлять, поскольку «импринтированные гены» уникальны для каждого вида. Существует высокий риск возникновения серьезных отклонений от нормы и многочисленные проблемы, связанные с безопасностью. Это долгий путь, полный неправдоподобия того, что нечто подобное может быть воспроизведено на людях. И помимо технологических препятствий, это постоянные дебаты об этических и практических вопросах, связанных с процедурой. Тем не менее, это исследование является интересной вехой и может быть использовано для улучшения нашего понимания оплодотворения и эмбрионального развития. Это может помочь лучше понять бесплодие и происхождение врожденных заболеваний. Это исследование также может быть широко использовано для клонирования примеров исследований на животных в будущем.
Источник (ы)
Чжи-Кун Л. и др. 2018. Получение биматеринских и бипатернальных мышей из гипометилированных гаплоидных эмбриональных стволовых клеток с делециями в области импринтинга. Cell Stem Cell . https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.09.004
