Це кілька мишей, виведених під час експерименту, які дожили до дорослого віку. (Зображення: надано Zhi-kun Li та ін.)
Вчені з Китаю оприлюднили новий метод розведення дитинчат мишей із двома батьками-чоловіками, і отримані дитинчата можуть вижити до дорослого віку.
Це не перший випадок, коли вчені розводять мишей з двома татами; дослідницька група в Японії зробила це в 2023 році, використовуючи інший підхід. У новому дослідженні, опублікованому у вівторок (28 січня) в журналі Cell Stem Cell, вчені не тільки вивели мишей з двома батьками, які могли дожити до зрілого віку, але й зробили це таким чином, щоб пролити нове світло на складний набір генів, активність яких змінюється залежно від того, від якого батька ви їх успадкували. Проблеми з цими генами, відомі як «гени імпринтингу», можуть спричинити низку розладів у людей, включаючи синдром Ангельмана.
«Я захоплююся цією роботою — я вважаю, що це важливий підхід», — сказав Кейт Летам, професор зоотехніки та акушерства, гінекології та репродуктивної біології в Університеті штату Мічиган, який не брав участі в дослідженні. «Це ще один значний крок вперед у розумінні біології імпринтингу», — сказав він Live Science.
Налаштування «вдрукованих» генів
У дослідженні 2023 року вчені з Японії зібрали клітини шкіри дорослих самців мишей і перетворили шкіру на стовбурові клітини, які можна було б використовувати для вирощування яєць. Використовуючи розумну техніку, команда переконалася, що кожна з цих яйцеклітин містить дві Х-хромосоми — пару статевих хромосом, як правило, у жінок. Потім команда запліднила отримані яйцеклітини спермою самців мишей, зрештою створивши невелику кількість нащадків, чиї гени походять лише від самців мишей.
Нове дослідження, проведене в Китаї, використовувало інший підхід для досягнення подібного результату.
Дослідники почали з видалення ДНК незрілої яйцеклітини або ооцита, взятого у самки миші. Потім вони ввели сперму в яйцеклітину, щоб виростити унікальні стовбурові клітини, які можна побачити лише в ембріонів. Потім ці ембріональні стовбурові клітини разом зі спермою самця миші вводять у другу яйцеклітину. Це, нарешті, дає початок заплідненій яйцеклітині, яка може розвинутися в дитинча миші з ДНК двох батьків.
В якості вирішального кроку вчені ввели 20 генетичних змін в ДНК стовбурових клітин. Ці налаштування змінюють активність генів імпринтингу, унікальність яких полягає в тому, що нащадки успадковують дві копії — одну від мами й одну від тата, — але для роботи їм потрібна лише одна копія. Отже, у кожній клітині одна копія кожного імпринтованого гена вимикається, а друга копія залишається функціональною.
Цей процес відомий як «геномний імпринтинг», і коли він йде не так, виникають порушення імпринтингу, що спричиняє проблеми з ростом і розвитком. Коли ви намагаєтеся створити ембріони з ДНК двох батьків, інакше ви зіткнетеся з цілою низкою цих проблем імпринтингу, оскільки занадто багато батьківських генів залишаються активними, а материнських генів немає, щоб компенсувати це.
«Наш підхід безпосередньо націлений на імпринтовані гени, які давно підозрювали в тому, що вони відіграють центральну роль у репродуктивних бар’єрах обох батьків», — сказав Live Science в електронному листі співавтор дослідження Жі-кун Лі, доцент Академії наук Китаю в Пекіні.
У попередньому дослідженні Лі та його колеги налаштували лише сім імпринтингових гарячих точок, або «локусів» у геномі, і створили плоди миші, які витримали вагітність, але ці миші померли після народження, сказав Лі. У мишей були аномалії, такі як пупкова грижа, висунутий язик і збільшені внутрішні органи.
Систематично дослідники встановлювали генетичне походження кожної з цих проблем і вводили все більше генетичних змін у мишей. Завдяки 18 модифікаціям миші потребували допомоги у смоктанні грудей у дитинстві, але могли досягти дорослого віку. Завдяки 19 змінам у них були проблеми з ростом плаценти під час вагітності, але після пологів вони були кращими. Одне додаткове налаштування — загалом 20 — вирішило цю проблему з плацентою.
Доросла двобатьківська миша з 18 генетичними змінами (ліворуч) показана поруч із немодифікованою мишею з батьком-чоловіком і батьком-жінкою (праворуч).
Цікаво, що імпринтинг є більш серйозною проблемою, яку потрібно подолати з нащадками від обох батьків, ніж з нащадками від обох матерів, зазначили автори у своїй доповіді. У своїй попередній роботі їм вдалося вивести мишей із двома матерями, які дожили до зрілого віку з набагато меншими генетичними налаштуваннями, як це зробили інші дослідницькі групи. Крім того, спонтанний партеногенез, коли яйцеклітина може запліднюватися без сперми, іноді відбувається у тварин поза лабораторією.
Тим не менш, «дещо дивно, що маніпуляції лише з 20 генами імпринтингу забезпечують відносно нормальний розвиток ембріонів двох батьків, де в мишей є сотні локусів імпринтингу», — сказав доктор Котаро Сасакі, доцент Школи ветеринарної медицини Університету Пенсільванії та Медичної школи Перельмана, який не брав участі в роботі.
Однак отримані миші все ще мали недоліки, в тому числі меншу тривалість життя, ніж звичайні миші, сказав Сасакі Live Science в електронному листі. Експерименти показали, що миші також були безплідними. Навпаки, жменька мишей, які були виведені в Японії та дожили до зрілого віку, були плідними.
«Наші наступні кроки включають удосконалення підходу до редагування генів, щоб виробляти більш здорових тварин від обох батьків», — сказав Лі. Цілком імовірно, що додаткові гени імпринтингу можуть бути налаштовані, щоб допомогти подолати проблеми зі здоров’ям, що залишилися, сказав він. Команда також хоче спробувати свій підхід на інших видах тварин, щоб побачити, наскільки добре він перекладається.
У довгостроковій перспективі цей напрямок досліджень може допомогти вченим краще зрозуміти розлади імпринтингу, потенційно проклавши шлях до лікування, яке використовує редагування генів для їх виправлення у людей, припустив Лі.
Латам додав, що, краще розуміючи задіяні генетичні шляхи, вчені зможуть визначити способи протидії розладам за допомогою ліків, а не редагування генів. Він додав, що також можуть бути застосування для досліджень у сільському господарстві, якщо це врешті-решт допоможе селекціонерам культивувати бажані риси у худобі, наприклад.
Що стосується людей, Летам сказав, що ми хочемо краще зрозуміти ризики та переваги підходу, перш ніж намагатися використовувати його на людях. Сасакі повторив цю думку, зазначивши, що низка технологічних перешкод і етичних труднощів «усі перешкоджають клінічному застосуванню на людях у найближчому майбутньому».
Nicoletta Lanese. Соціальні посилання. Навігація. Редактор каналів, Health
Ніколетта Лейнез є редактором каналу охорони здоров’я в Live Science, а раніше була редактором новин і штатним автором сайту. Вона має диплом про наукову комунікацію Каліфорнійського університету в Санта-Крузі та дипломи з нейронаук і танцю в Університеті Флориди. Її роботи з’явилися в The Scientist, Science News, Mercury News, Mongabay і Stanford Medicine Magazine, серед інших видань. Перебуваючи в Нью-Йорку, вона також активно займається танцями та бере участь у роботі місцевих хореографів.
Перш ніж коментувати, потрібно підтвердити своє загальнодоступне відображуване ім’я
Будь ласка, вийдіть, а потім увійдіть знову, після чого вам буде запропоновано ввести ваше відображуване ім’я.
Вийти
Sourse: www.livescience.com
