Два гена Y-хромосомы могут заменить всю хромосому при вспомогательной репродукции у мышей

Y-хромосома млекопитающих, присутствующая только у самцов, кодирует гены, необходимые для мужской фертильности (способности производить потомство). Однако, оказывается, у мышей живое потомство можно получить методом вспомогательных репродуктивных технологий с использованием мужских половых клеток, несущих Y-хромосому, содержащую лишь два гена – ген фактора формирования яичек Sry и ген фактора пролиферации сперматогониев (незрелых мужских половых клеток) Eif2s3y.

«Означает ли это, что Y-хромосома (или ее большая часть) больше не нужна? Да, принимая во внимание наши успехи в области вспомогательных репродуктивных технологий», - говорит Моника А. Уорд (Monika A. Ward), доцент Института Исследований Биогенеза (Institute for Biogenesis Research) Медицинской Школы Джона А. Бернса при Гавайском Университете (John A. Burns School of Medicine, University of Hawai'i, США). Однако при этом Уорд подчеркивает важность Y-хромосомы для нормального естественного оплодотворения и других аспектов мужской репродукции.

В новой статье, принятой к публикации в журнал Science, Уорд и ее коллеги из Гавайского Университета описывают попытку установить минимальный вклад Y-хромосомы, необходимый для воспроизведения первого поколения здоровых мышей, способных к самостоятельному воспроизводству второго поколения без дальнейших вспомогательных методик.

Уорд и ее коллеги использовали трансгенных самцов мышей, несущих только два гена Y-хросомомы: Sry и Eif2s3y. Мыши считались бесплодными, поскольку характеризовались мейотическим и постмейотическим арестом – половые клетки, в норме дающие начало сперматозоидам, у таких животных были незрелыми – однако исследователи смогли найти несколько подходящих клеток. Ясухиро Ямаучи (Yasuhiro Yamauchi), докторант группы Уорд, культивировал незрелые сперматиды и с помощью Инъекции Круглых Сперматид (round spermatid injection, ROSI) успешно оплодотворил ооциты в лабораторных условиях. В результате переноса развившихся эмбрионов суррогатным самкам было получено живое потомство.

Поскольку общая эффективность ROSI с двумя генами Y-хромосомы была ниже, чем у обычных фертильных мышей, исследователи попытались найти дополнительные гены Y-хромосомы, способные увеличить результативность. Уровень живорождения удалось увеличить примерно в два раза после того, как ген Sry был заменен группой из 3 генов Y-хромосомы Sxrb. (Раннее эмбриональное развитие млекопитающих идет по женскому типу, «переключение» в организме самцов происходит при активации генов Y-хромосомы.) Результаты продемонстрировали, что Sxrb кодирует ген или гены, усиливающие прогрессию сперматогенеза.

Полученная информация может иметь существенное значение для случаев мужского бесплодия, но ее нельзя напрямую переносить на человека. В настоящее время ROSI все еще рассматривается как экспериментальная методика в связи с проблемами, касающимися безопасности инъекции незрелых половых клеток, и другими техническими трудностями. Исследователи надеются, что успешное применение ROSI на мышах может служить поддержкой этого подхода как реальной возможности для преодоления в будущем мужского бесплодия.

Однако исследователи сходятся во мнении, что не стоит забывать о важности генетической информации Y-хромосомы, необходимой для развития зрелых сперматозоидов и их функционирования при нормальном оплодотворении.

«Большинство генов Y-хромосомы мыши необходимы для нормального оплодотворения, - говорит Уорд, - Однако когда вопрос касается вспомогательной репродукции, как показывает исследование, участие Y-хромосомы может быть сведено к минимуму. Может появиться возможность изъять Y-хромосому целиком, если будет найдена соответствующая замена этим двум генам».

Зрелая самка – потомок самца с двумя генами Y-хромосомы, полученная методом ROSI. Самка здорова, фертильна и вывела потомство. (фото: Monika A. Ward / Institute for Biogenesis Research, John A. Burns School of Medicine, University of Hawai'i.)

По материалам University of Hawaii at Manoa

Оригинальная статья:
Yasuhiro Yamauchi, Jonathan M. Riel, Zoia Stoytcheva, Monika A. Ward. Two Y Genes Can Replace the Entire Y Chromosome for Assisted Reproduction in the Mouse. Science, 2013 DOI: 10.1126/science.1242544