Японські генетики протягом 20 років послідовно клонували мишей з генетичним матеріалом від однієї донорки — лінія протрималася 58 поколінь і породила понад 1200 клонів. Однак останнє покоління загинуло вже наступного дня після народження. Клони, яким вдавалося вижити, здавалися здоровими та прожили звичні два роки, проте їхня ДНК непомітно накопичувала утричі більше мутацій, ніж у звичайних мишей. Це перше експериментальне підтвердження храповика Мюллера — теорії, що без статевого розмноження шкідливі мутації неминуче накопичуються та здатні знищити популяцію. Дослідження опублікували в Nature Communications.

Чому науковці раніше вірили в можливість нескінченного клонування?

Ссавці в природі не здатні до клонування, на відміну від бактерій, рослин, комах або плоских червів, які створюють копії себе поколіннями. Після клонування вівці Доллі у 1996 році біологи почали з'ясовувати, чи можна відтворювати ссавців без статевого розмноження покоління за поколінням. Ранні спроби серійного клонування мишей, котів і свійських тварин зупинялися після декількох поколінь через низьку виживаність клонів.

У 2013 році команда Саяки Вакаями з Університету Яманаші в Японії змогла за допомогою хімічної сполуки, що покращує перепрограмування клітинного ядра, довести серійне клонування мишей до 25-го покоління. Успішність клонування, тобто кількість живих нащадків, навіть зростала, тож дослідники дійшли висновку, що серійне клонування можна продовжувати нескінченно. Тепер та сама команда опублікувала результати 20-річного дослідження з клонування, у яких спростувала свої ж попередні висновки.

Що показали 20 років експерименту?

Вакаяма і колеги продовжили експеримент: кожні три-чотири місяці від попереднього клона брали соматичні клітини та переносили їхні ядра в яйцеклітини, із яких розвивалося наступне покоління. Загалом науковці перенесли ядра з соматичних клітин у яйцеклітину понад 30 тисяч разів. До 26-го покоління успішність клонування зростала і досягла піка — 15,5 відсотка. Але після 27-го почалося падіння цієї успішності, у 57-му поколінні вижили лише 0,6 відсотка ембріонів, а всі миші 58-го покоління загинули наступного дня після народження.

При цьому клони, яким вдавалося вижити, мали здорову вагу, тривалість життя близько двох років і навіть зберігали здатність до розмноження природним способом. Але зчитування всього їхнього геному вказало на приховані мутації в ДНК клонованих мишей. З кожним поколінням у геномі з'являлося в середньому 70 нових замін нуклеотидів та одне-два видалення нуклеотиду чи вставлення нового. Це втричі більше, ніж у мишей, які народжуються внаслідок статевого розмноження. До 57-го покоління в ДНК клонів зібралося близько 3700 мутацій, причому не тільки замін одного нуклеотиду, але й навіть замін частин хромосом і втрати однієї Х-хромосоми.

Коли мишей пізніх поколінь — 50-го і 55-го — схрестили зі звичайними самцями, розмір виводків різко впав: замість десяти мишенят народжувалося два-три. Але вже в онуків клонів кількість нащадків відновилася до семи, а також майже зникли патології плаценти, які є частими в клонованих лініях. Наукові пояснюють це рекомбінацією — процесом, який відбувається під час формування статевих клітин і може поміняти місцями на хромосомах гени, отримані від кожного з батьків. Таким чином вдається позбутися шкідливих мутацій, чого ніколи не відбувається при клонуванні, адже клонованих особин отримують із соматичних, а не статевих клітин.

Як нові обмеження вплинуть на клонування?

Незворотне накопичення мутацій у лінії організмів, які не розмножуються статевим шляхом, у 1964 році передбачив генетик Герман Мюллер і назвав «храповиком»: механізмом, який крутиться лише в один бік. Теорія пояснювала причину появи статевого розмноження: хоча воно повільне, дороге й вимагає партнера, але запобігає цьому незворотному накопиченню мутацій. Тепер цю теорію вдалося вперше підтвердити експериментально.

Результати ставлять практичне обмеження для технологій, які покладаються на клонування: здешевлення яловичини ваґю, порятунку зникомих видів і регенеративної медицини. Тож науковці, які працюють у цих галузях мусять враховувати, що нескінченно копіювати ссавців неможливо.

Які успіхи в науковців уже є в клонуванні тварин

🐭 Ця ж команда науковців змогла створити клонів мишей із клітин, які перед цими заморозили.

🐒 Китайська команда дослідників клонувала макаку резус, яка дожила аж до двох років — це рекорд для клонів цього виду.

🐴 У Техасі народилося клоноване лоша Пржевальського, яке стало носієм ДНК із заморожених ще 40 років тому клітин.

🧬 Також у США народилися дві клоновані особини чорноногого тхора, які стали носієм ДНК померлої 36 років тому.