Генетики пообещали зачатие без Y-хромосомы

Исследователям из Гавайского университета (Гонолулу, США) впервые удалось продемонстрировать, что для зачатия здорового потомства самцам мышей достаточно всего двух генов из Y-хромосомы. Авторы полагают, что в будущем возможно появление  методики, позволяющей обойтись при человеческой репродукции совсем без Y-хромосомы. Кроме того, полученный группой под руководством Моники Уорд (Monika Ward) результат потенциально имеет большое значение для борьбы с мужским бесплодием, так как показывает, что примененная при экспериментах с мышами техника искусственного оплодотворения гораздо безопаснее, чем было принято думать до сих пор. Работа опубликована в журнале Science.

Y-хромосома — половая хромосома большинства млекопитающих, в том числе человека. У человека Y-хромосома состоит из более чем 59 миллионов пар нуклеотидов и содержит более 86 генов, которые кодируют 23 белка. Наиболее значимым геном на Y-хромосоме является ген SRY, служащий генетическим «включателем» для развития организма по мужскому типу. Кроме того, Y-хромосома содержит гены, необходимые для нормального формирования сперматозоидов.

Известно, что эмбрион без Y-хромосомы нормально развивается в особь женского пола, однако биологи до сих пор задаются вопросом, нужна ли самцу полная Y-хромосома для зачатия здорового потомства мужского пола. В своих предыдущих исследованиях на мышах Уорд и ее коллеги доказали, что одного гена SRYдля этого недостаточно ввиду дефицита генов, ответственных за сперматогенез, однако им удалось успешно получить путем экстракорпорального оплодотворения здоровое потомство от самцов, у которых полностью отсутствовало длинное плечо Y-хромосомы.

На этот раз группа Уорд использовала половые клетки, полученные от самцов мышей, у которых от Y-хромосомы были оставлены только два гена — SRY и фактор пролиферации сперматогониев Eif2s3y. Как установили исследователи, Eif2s3y- единственный ген Y-хромосомы, требующийся для поддержания процесса сперматогенеза у мышей. Его присутствие позволяет довести этот процесс до стадии формирования круглых сперматид — гаплоидных клеток-прекурсоров, которые на этапе спермиогенеза дифференцируются в зрелые сперматозоиды.

Полученными круглыми сперматидами были затем in vitro оплодотворены яйцеклетки с применением метода интрацитоплазматической инъекции (ROSI). Некоторые из них развились в эмбрионы, которые затем были имплантированы в матки самок. В результате этой процедуры 9 процентов беременностей закончилось рождением здорового потомства (в случае самцов с полной Y-хромосомой этот показатель равен 26 процентам).

ROSI является экспериментальной процедурой ЭКО, используемой в случае, если у мужчин сперматогенез заканчивается на уровне формирования сперматид. Однако последствия его применения вызывают обеспокоенность специалистов ввиду опасности генетических дефектов у потомства из-за незрелости сперматид. В частности, эти опасения связаны с недоразвитостью в этих клетках фундаментальных генетических процессов, в первую очередь геномного импринтинга — зависимости экспрессируемости гена от того, каким родителем он передан. С ошибками импринтинга связаны многочисленные генетические заболевания.

Как заявил в интервью журналу Nature специалист по эволюционной генетике Робин Ловелл-Бэдж (Robin Lovell-Badge) из Национального института медицинских исследований (Лондон, Великобритания), результаты группы Уорд, в принципе, могут развеять существующие опасения относительно применения методики ROSI у человека. «Тот факт, что с помощью ROSI, используя всего два гена, было получено нормальное потомство у мышей, говорит о том, что обеспокоенность по поводу возможных ошибок импринтинга у людей, возможно, беспочвенна, что важно для мужчин с дефектной Y-хромосомой и для тех, у кого нарушен процесс формирования сперматозоидов», — полагает Ловелл-Бэдж.

В настоящее время Уорд и ее коллеги работают над выявлением в человеческой Y-хромосоме минимального пула генов, достаточного для зачатия здорового потомства. Уорд не исключает, что в будущем вообще удастся обойтись в этом деле без Y-хромосомы в случае ее дефектности. Это может произойти, если на других хромосомах будут найдены гены, взаимодействующие с генами Y-хромосомы, то активация таких партнерских генов теоретически сможет полностью заменить их функции.