Мыши, родившиеся у двух отцов, впервые смогли дать собственное потомство, сообщили в PNAS ученые из Шанхайского университета Цзяотун. Это огромный шаг к возможности для двух мужчин иметь генетически связанных с обоими детей — но до испытаний этого метода на людях еще очень далеко.
Он и на мышах пока дает далеко не блестящие результаты. Соединяя два сперматозоида в лишенной ядра яйцеклетке, генетики получили 259 эмбрионов, которые пересадили суррогатным матерям. Только два из них — оба самца — выжили и достигли взрослого возраста. После спаривания с самками они произвели потомство — нормальное по размеру, весу и внешнему виду.
Получение мышей от двух отцов оказалось куда сложнее, чем с двумя матерями. Первая фертильная мышь с двумя матерями, Кагуя, родилась в 2004 году.
Создание млекопитающих с двумя отцами или двумя матерями — сложная задача из-за явления, которое называется геномным импринтингом. Оно обусловлено тем, что у большинства животных есть два набора хромосом: один наследуется от матери, другой — от отца.
При формировании яйцеклеток и сперматозоидов на эти хромосомы добавляются химические метки, которые программируют активность одних генов и подавление других. Эти изменения называются «эпигенетическими», поскольку они не меняют саму последовательность ДНК, но метки могут передаваться при делении клеток, а их эффекты сохраняются на протяжении всей жизни.
Проблема в том, что эпигенетическое программирование у матери и отца различается: некоторые гены, которые «включены» в сперматозоидах, «выключены» в яйцеклетках, и наоборот.
Это значит, что яйцеклетка с двумя наборами материнских или двумя наборами отцовских хромосом не сможет нормально развиваться. Ген, который должен быть активен в одной хромосоме пары, может быть отключен в обеих, или обе копии гена могут быть активны, когда должна работать только одна, что ведет к «передозировке» этого гена.
В случае Кагуи исследователи обошли эту проблему, удалив часть гена, чтобы нормализовать общую активность генов. Но рождение мышей двумя отцами требует гораздо больше изменений.
Ранее в этом году другая команда из Китая добилась взросления нескольких мышей с двумя отцами, внеся 20 генетических модификаций для нормализации активности генов, но эти мыши не были полностью здоровыми или фертильными.
В работе ученые использовали широко применяемый для редактирования генов инструмент CRISPR — но меняли им не ДНК, а эпигенетические метки. Такая коррекция активности генов полезна для изучения импринтинга у лабораторных животных, но для людей метод неприемлем — хотя бы потому, что последствия этих изменений до конца не ясны.
Это исследование — важный шаг вперед, уверена молекулярный генетик Хелен О’Нил из Университетского колледжа Лондона: «Оно подтверждает, что геномный импринтинг — главное препятствие для однополого размножения у млекопитающих, и показывает, что его можно преодолеть».
Низкая эффективность метода объясняется несколькими причинами. Во-первых, объединение двух сперматозоидов означает, что четверть эмбрионов будет иметь две Y-хромосомы и не сможет развиваться. Кроме того, редактирование эпигенома сработало на всех нужных участках лишь у небольшой доли эмбрионов, а в некоторых случаях могли возникнуть нецелевые эффекты.
Уровень успеха и здоровье животных, вероятно, можно улучшить, изменяя больше участков — но это вряд ли применимо к людям, поскольку человеческий геном все-таки сильно отличается от мышиного.
Если когда-нибудь все же родятся человеческие дети с двумя отцами, технически у них будет по три родителя, поскольку митохондрии в их клетках, содержащие небольшое количество ДНК, будут происходить от донора яйцеклетки.
В 2023 году японские ученые сообщали о рождении мышей с двумя отцами с помощью третьего метода, предполагающего превращение стволовых клеток мыши в яйцеклетки. Однако неясно, дожили ли какие-то из этих мышат до взрослого возраста, и пока никому не удалось превратить человеческие стволовые клетки в яйцеклетки.
Ученым удалось получить здоровое потомство от двух самцов мышей
Мышь от двух отцов впервые дожила до взрослого возраста
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram