Японські біологи виростили з клітин крові дорослого самця миші десять клонів, і всі вони народилися самицями: з ембріонів вирізали цілу Y-хромосому. Самиці виявилися плідними, а сам донор лишився живий і завів з однією з них спільних мишенят. Досі клон завжди народжувався тієї ж статі, що й донор, тому клонування не рятувало види, у яких не лишилося самиць. Дослідження опублікували в препринті на bioRxiv.
Ліворуч: самець-донор поруч із власним клоном, який народився самицею, та їхніми спільними мишенятами. Праворуч: самець-донор і його новонароджені клони обох статей, самці ліворуч, самиці праворуч. Matoba et al. / bioRxiv
Чому вид, у якого не лишилося самиць, вважали приреченим?
Коли у виду майже не лишається самиць, він приречений: скільки б не було самців, народжувати нема кому. Клонування здається очевидним виходом, бо дозволяє зробити з клітини точну копію тварини. У США так уже чорноногого тхора, що жив 1988 року, а клонована самиця цього виду . Але копія повторює й стать оригіналу. Якщо збереглися клітини самих самців, клонування дасть скільки завгодно самців — і жодної самиці.
Обійти це у ссавців не вдавалося, бо стать намертво задає Y-хромосома з геном Sry. Прибрати сам ген навчилися давно, проте самиці, які народжувалися з Y-хромосомою навіть без гена Sry, здебільшого мали дефектні яєчники. А от миші, у яких Y-хромосоми немає зовсім, народжувалися цілком здоровими й могли давати потомство — це . Одна така самиця навіть , 2009 року серед 27 клонів, але повторити це керовано відтоді не вдавалося нікому. Тоді дослідники з RIKEN та Університету Яманасі вирішили не чіпати гени взагалі, а прибрати з клітини всю Y-хромосому цілком.
Як із клітини прибрали цілу хромосому?
Для цього вони зруйнували центромеру — ділянку хромосоми, до якої прикріплюється веретено поділу та розтягує різні хромосоми в різні дочірні клітини. Cas9 із напрямною РНК розрізав повторювані послідовності в центромері Y, і метод назвали Y-CUT. Цей метод спершу застосували на звичайних запліднених яйцеклітинах мишей. Розрахунок був на те, що клітина такої поломки не помітить: її система контролю стежить лише за тим, чи причепилося до хромосом веретено поділу, а не за станом самої центромери.
Зеленим підсвічена Y-хромосома, сірим — уся інша ДНК; у кожній парі нижній ряд показує ту саму картину без зеленого каналу. Угорі звичайні ембріони (Control), унизу оброблені (Y-CUT). Після обробки Y-хромосома виходить за межі ядер і лишається окремою яскравою крапкою. Стадії зліва направо: запліднена яйцеклітина (Zygote), дві клітини, чотири клітини й морула — зародок, що вже став щільною грудочкою клітин. Matoba et al. / bioRxiv
Метод спрацював: ембріон ділився далі, а Y-хромосома, яку неможливо було перетягнути в дочірні клітини, опинялася поза ядром. Там «зайва» хромосома утворювала мікроядро, оточене власною мембраною, яке клітини зрештою, імовірно, розщеплювали. Із запліднених яйцеклітин після обробки народжувалися самі самиці. Приблизно 43 відсотки з них мали народитися самцями, але втратили Y-хромосому і лишилися з однією X-хромосомою.
Тоді метод поєднали з клонуванням. Спершу взяли клітини Сертолі, що знаходяться в сім'яниках новонароджених самців: із 13 клонів десять виявилися самицями. Обидві статі виросли, і від їхнього схрещування народилися мишенята вже зі звичайним набором хромосом. Нормальний цикл розмноження відновився в першому ж поколінні.
Далі дійшла черга до дорослого самця, якого не довелося вбивати заради клітин. Без обробки з його крові народилося лише сім самців, а після Y-CUT — десять самиць і один самець. Самець, який був донором крові для клонування, потім спарувався з клонованою самицею, вирощеною з його ж клітини. Спрацювала навіть кров, що пролежала в морозильнику добу або місяць.
Що це дасть видам на межі зникнення?
Новий підхід може вберегти від вимирання види, від яких лишилися самі самці або взагалі тільки заморожені клітини. Так пару для останнього самця можливо буде зробити з його власних клітин. Щоправда, поки все це справджується тільки на мишах. Самиці з однією статевою хромосомою здорові й здатні давати нащадків саме в них. У людей і коней втрата такої хромосоми призводить до безпліддя, тож для інших ссавців метод доведеться відпрацьовувати наново.
Лишається й принципове обмеження: клонування досі потребує яйцеклітини, з якої видалили ядро, тобто без жіночого матеріалу обійтися не виходить. Вихід автори бачать у тому, щоб поєднати свій метод із вирощуванням яйцеклітин із клітин самців — інша група науковців досягла цього ще у 2023 році. Тоді розмноження справді можна було б запустити з одного чоловічого генома. А поки дослідники називають зроблене новим кроком до цього. Робота при цьому ще не пройшла рецензування.
- Отримати мишенят від двох самців науковцям , причому без редагування геному. Торік у таких мишенят уперше з'явилися власні здорові нащадки.
- Клонувати мишей уміють навіть , хоча успішність процедури не перевищує сотих часток відсотка. Цей підхід теж пропонують для порятунку рідкісних видів.
- А от нескінченно клонувати ссавців . Японські генетики 20 років поспіль відтворювали мишей від однієї донорки і дійшли до 58 поколінь, але останнє загинуло вже наступного дня після народження.
