Усилиями ученых на свет появились мыши – «дети» однополых родителей, «двух мам» и «двух пап»⁠⁠

Для размножения большинства высших организмов необходим союз двух разнополых особей. И хотя среди более низкоорганизованных животных, таких как рептилии, земноводные и рыбы, встречаются виды, у которых самки могут размножаться партеногенетически (без участия самцов), для млекопитающих таких исключений не обнаружено. Но с помощью современных молекулярно-генетических технологий это правило, похоже, рано или поздно удастся обойти

Клетки всех млекопитающих диплоидны, т.е. несут два набора хромосом – от отца и от матери. Другими словами, каждый ген представлен двумя копиями (аллелями) – отцовской и материнской, потенциально одинаково «рабочими». Однако в процессе развития эмбриона включается эпигенетический (надгеномный) механизм, который «выключает» копии определенных генов в зависимости от их происхождения. Для некоторых генов активной может быть только копия, унаследованная от матери, для других – только от отца. Это явление, затрагивающее очень небольшую, но очень важную часть генома, названо геномным импринтингом.

То, что для нормального развития зародышей необходим и женский, и мужской генетический материал, стало ясно еще в 1980-х гг. благодаря экспериментам на мышах. В 2004 г. ученым удалось получить живых мышат, имеющих полностью «женский» по происхождению геном. Для этого экспериментаторы «выключили» в геноме одной из матерей ген H19, кодирующий важную для развития эмбриона регуляторную РНК. Так как в норме у зародыша активируется именно материнская копия H19, то активизация сразу двух копий гена могла приводить к нарушениям эмбрионального развития.

Но «выключения» только одного гена оказалось недостаточно. Успех эксперимента оказался относительным: из более чем 300 таких эмбрионов, которые имплантировали 26 суррогатным матерям, «получилось» всего два (!) мышонка. Одна мышь выросла и сама принесла потомство, но этот случай стал исключением из правила.

Сейчас исследователи из Китайской академии наук создали мышей, родителями которых являются не только «две мамы», но и «два папы». Для этого они получили женские и мужские эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) с одинарным набором хромосом, как у половых клеток, для чего побудили к делению обычные неоплодотворенные яйцеклетки, либо яйцеклетки, ядро которых заменили на ядро сперматозоидов.

В геноме этих клеток с помощью метода редактирования генома CRISPR/Cas9 был удален уже не один, а несколько фрагментов, после чего женские ЭСК с одним набором хромосом ввели в яйцеклетки другой самки, а соответствующие мужские – в яйцеклетки с ядром сперматозоида.

Из 210 экспериментальных эмбрионов с двумя «мамами» на свет появилось 29 мышат, которые успешно выросли и дали потомство. А вот с чисто «мужскими» эмбрионами ситуация оказалась много хуже: никто из более чем тысячи зародышей не выжил. Как показали исследования, они сильно отставали в развитии и, главное, у них не формировалась нормальная плацента, связывающая организмы плода и матери. Тогда исследователи пошли дальше и сконструировали зародыши, содержащие не двойной, а учетверенный набор мужских хромосом! Но и в этом случае из тысячи попыток успешными оказались только двенадцать, и эти мышата погибли вскоре после рождения.

Интересно, что детеныши от двух матерей получались меньшего размера, чем обычные мышата женского пола, а от двух отцов – большего, чем такие же мужского. По-видимому, это наблюдение подтверждает гипотезу «противостояния» родительских генов: отцовские гены «стараются» сделать плод более крупным, увеличивая будущую конкурентоспособность потомка, а материнские – «стремятся» уменьшить размер плода, чтобы снизить риски по его вынашиванию для матери.

Результаты этих работ наглядно свидетельствуют, что проблем с созданием эмбриона из генетического материала однополых особей много, и появление хотя бы относительно здоровых животных в таких экспериментах – большая редкость. Но не стоит думать, что ученые занимаются такими экспериментами для того, чтобы в будущем детей могли заводить однополые пары. Такие исследования носят скорее фундаментальный характер, позволяя нам лучше понять, как идет геномный импринтинг и сам процесс эмбрионального развития млекопитающих, который еще во многом остается «черным ящиком».

Фото: https://commons.wikimedia.org