Исследование впервые показывает здоровое потомство мышей, рожденное от однополых родителей - в данном случае от матерей.
биологический аспект почему млекопитающих необходимость двух противоположных полов для продолжения рода очень долго интересовала исследователей. Ученые пытаются понять, что на самом деле мешает двум мамам или двум отцам вынашивать потомство. Организмы, отличные от млекопитающих, такие как рептилии, рыбы и земноводные, производят потомство без партнера. У животных есть три разных режима воспроизводство (бесполое, однополое и половое), но млекопитающие, включая человека, могут подвергаться половому размножению только при участии двух родителей противоположного пола.
Даже при глубоком понимании оплодотворения и достижении медицинских технологий в последние десятилетия было немыслимо произвести потомство млекопитающего от двух однополых родителей. Подразумевается, что генетический материал (ДНК) требуется от обоих родителей (мужского и женского пола) для развития, потому что ДНК матери и ДНК отца в основном конкурируют друг с другом за место в потомстве. И есть барьер геномного импринтинга, т.е. материнская или отцовские гены импринтируются (маркируются или маркируются в зависимости от того, от кого они произошли), а затем отключаются на разных фазах эмбрионального развития. Этот барьер необходимо преодолеть. Различные гены запечатлены в генетическом материале матери и генетическом материале отца, поэтому потомство млекопитающего нуждается в генетическом материале обоих полов для активации всех необходимых генов. Таким образом, оба генетических материала имеют решающее значение, потому что потомство, которое не получает генетический материал ни от отца, ни от матери, будет иметь отклонения в развитии и может оказаться недостаточно жизнеспособным, чтобы родиться. Просто поэтому невозможно иметь однополых родителей.
Потомство от двух самок
В исследовании, опубликованном в Сотовые стволовых клетокУченые Китайской академии наук впервые произвели 29 живых и здоровых потомков мышей от однополых родителей, в данном случае - двух биологических матерей. Эти младенцы стали взрослыми и тоже смогли иметь собственное нормальное потомство. Ученые достигли этого с помощью стволовых клеток и целенаправленного манипулирования / редактирования генов, что предполагает, что некоторые препятствия можно успешно преодолеть. Чтобы создать двухматеринских мышей (мышей с двумя матерями), они использовали клетки, называемые гаплоидными эмбриональными стволовыми клетками (ESC), содержащие только половину количества хромосом и ДНК только от одного родителя (здесь самка мыши). Описано, что эти клетки похожи на клетки, которые являются предшественниками яйцеклеток и сперматозоидов, и были названы основной причиной этого прорывного исследования. Исследователи удалили три области генетического импринтинга из этих гаплоидных ЭСК, которые содержали материнскую ДНК, и затем эти клетки были введены в яйца, взятые от другой самки мыши, дающей 210 эмбрионов, из которых затем образовалось 29 живых потомков мышей.
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)
Zhi-Kun L et al. 2018. Генерация бимернальных и бипатернальных мышей из гипометилированных гаплоидных ЭСК с делециями импринтирующей области. Сотовые стволовых клеток. https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.09.004
