Японские ученые получили фертильных мышей обоих полов, используя только мужской геном
Японские исследователи из Университета Яманаси впервые получили фертильных мышей обоих полов, используя исключительно мужской геном. Ученые удаляли Y-хромосому из эмбрионов на ранних стадиях развития с помощью технологии редактирования генома CRISPR-Cas9, а затем применяли усовершенствованный перенос ядер соматических клеток. Препринт исследования опубликован на портале bioRxiv, сообщает N + 1.
Пол млекопитающих определяется парами половых хромосом: XX — женский, XY — мужской. Все эмбрионы изначально развиваются по женскому типу, но ген SRY, расположенный в Y-хромосоме, блокирует формирование женских половых органов и инициирует развитие мужских. В отсутствие этого гена у мышиных эмбрионов с кариотипом XY они развиваются как самки с яичниками, однако эти органы часто имеют структурные и функциональные аномалии, что приводит к бесплодию. В то же время самки с одной X-хромосомой (кариотип X0) являются здоровыми и фертильными.
Команда под руководством Такаси Исиути применила систему CRISPR-Cas9, создав три независимые гидовые РНК, нацеленные на центромеру Y-хромосомы, и выбрала наиболее эффективную из них (Y3). Использование CRISPR-Cas9 с этой гРНК позволило стабильно удалить Y-хромосому в клеточных культурах, что авторы назвали Y-CUT. Применение этого метода к мышиным зиготам дало потомство, состоящее только из самок, около 43 процентов из них имели кариотип X0. С помощью флуоресцентной гибридизации ученые проследили, как Y-хромосома уходит в микроядра и к стадии морулы почти полностью изолируется, а позже разрушается.
Чтобы получить клонов обоих полов из ядер самца, исследователи применили улучшенный протокол переноса ядер с ингибиторами HDAC и G9a. После переноса ядер клеток Сертоли и электропорации с Y-CUT получено 13 эмбрионов, эффективность составила 11 процентов; 10 из них — самки X0. Все выжившие животные выросли и дали потомство, причем у дочерей восстановился нормальный кариотип XX. Метод сработал и с клетками крови, фибробластами взрослого самца и криоконсервированными клетками. Исследователи также создали мышей с генетически закодированной системой Y-CUT: кассета с гРНК Y3 и Cre-зависимой Cas9 в локусе ROSA26. При включении рекомбиназы, в том числе под действием тамоксифена, Y-хромосома удалялась. В опытах с Sox2-Cre потомство состояло преимущественно из самок (64 процента), у половины Cre-положительных самок был кариотип X0. Такой подход может пригодиться при восстановлении популяций исчезающих видов, в которых самок недостаточно для обеспечения генетического разнообразия.
