Благодаря генной модификации лабораторные мыши могут приносить потомство, целиком состоящее из самок или самцов.
ГМ-мыши, приносящие потомство одного пола / ©The Francis Crick Institute
Возможность получения животных нужного пола способно совершить очередную революцию в науке и сельском хозяйстве. Птицеводы могут получать цыплят, которые в будущем будут приносить яйца, а животноводы телят, которые вырастут в молочных коров, не сталкиваясь с избытком животных мужского пола, которые обычно сразу отправляются на убой. Многие лабораторные исследования, касающиеся биологии и медицины, также нуждаются в животных строго определенного пола.
Возможно, такую возможность создаст новая работа Джеймса Тернера (James Turner) и его коллег из лондонского Университета Фрэнсиса Крика, статья которых опубликована в свежем номере журнала Nature Communications. Ученые использовали технологию генной модификации CRISPR, чтобы получить линии лабораторных мышей, приносящих потомство строго одного пола.
CRISPR использует белок-нуклеазу, способную разрезать ДНК в строго определенном месте, а также «направляющую» РНК, которая указывает ферменту место, в котором он сделает разрез. Это позволяет производить самые разнообразные и точные манипуляции с геномом, открывая громадные перспективы в биологии, медицине и промышленности. Ну а британские ученые применили систему CRISPR, чтобы уничтожать зародыши одного пола еще на самых ранних этапах развития, оставляя вторых в целости.
Мишенью для фермента был выбран ген топоизомеразы 1 (TOP 1), работа которого жизненно важна для клеточного деления, так что нарушение в нем быстро ведет к гибели развивающегося эмбриона. Для этого составляющие CRISPR-системы разделили по геномам родителей: ген нуклеазы вносили в одного, а ген, кодирующий направляющую РНК, – во второго. Например, ген направляющей РНК помещали в ДНК самки, а нуклеазы – в «мужскую» Y-хромосому отца.
По отдельности они не оказывали никакого влияния на организм, но соединившись в эмбрион будущего самца, вступали в действие и уничтожали его еще тогда, когда тот был не больше нескольких клеток. При этом зародыши, не получившие Y-хромосому, развивались нормально, и вскоре самка приносила помет, целиком состоящий из самок. Аналогичным образом (лишь разместив гены CRISPR в обратном порядке) удалось получить и самок, приносящих исключительно самцов.
По словам ученых, приплод от таких ГМ-самок был даже многочисленнее, чем можно было ожидать. Вместо примерно половины обычного количества они приносили лишь на 30-40 процентов меньше молодняка. Скорее всего, это происходит потому, что гибель части эмбрионов на самых ранних стадиях высвободила ресурсы материнского организма на развитие дополнительных зародышей «правильного» пола.
С учетом того, что ген TOP 1 имеется у всех животных, теоретически, этот метод можно использовать для получения линий, приносящих приплод нужного пола. Авторы считают, что уже в ближайшее время он найдет применение в лабораторных исследованиях. Но вот насчет сельского хозяйства возникают некоторые сомнения – прежде всего, связанные с вопросами этического характера и с той настороженностью, с которой относятся многие потребители к ГМ-продуктам.
