В виварии Токийского сельскохозяйственного университета живет вполне здоровая мышь, в наследственном аппарате которой нет ни одного мужского гена.

Мышь по имени Кагия (Kaguya) в полном смысле слова является дочерью двух матерей. Она появилась на свет благодаря чрезвычайно оригинальному эксперименту, осуществленному биологами из Японии и Южной Кореи. Ученые умудрились так объединить хромосомы двух различных яйцеклеток, что в результате образовалась клетка с двойным хромосомным набором, способная к нормальному эмбриональному развитию. Если быть точным, то Томохиро Коно и его коллеги в общей сложности сконструировали несколько сотен подобных диплоидных яйцеклеток, однако лишь две из них смогли дать начало полноценным зародышам, которые в матках суррогатных матерей превратились в нормальных мышат (еще два с лишним десятка беременностей завершились появлением на свет мертвых животных или уродов). Одну из нормальных мышей использовали для морфо-генетического изучения ее тканей и органов, а вторая пребывает в добром здравии и уже успела обзавестись потомством.

Почему этот эксперимент, вне всякого сомнения, войдет в историю биологии 21 века? Все дело в том, что ученым впервые удалось преодолеть жесткий запрет, который природа наложила на однополое размножение млекопитающих. Подчеркнем - исключительно млекопитающих. Большинство растений и беспозвоночных животных, равно как и некоторые позвоночные (в том числе рыбы, амфибии, рептилии и даже птицы) способны давать потомство путем партеногенеза, в переводе с греческого - девственного размножения. Так называют особую форму полового, но однополого размножения, для которого характерно формирование нового организма из неоплодотворенной яйцеклетки. Ученые давно научились создавать партеногенетические зародыши млекопитающих, но они до сих всегда оказывались нежизнеспособными и погибали на ранних стадиях эмбриогенеза. Стоит отметить, что на этом пути больших успехов добилась группа сотрудников Института общей генетики РАН, возглавляемых профессором Конюховым. В их экспериментах партеногенетические мышиные эмбрионы смогли просуществовать более десяти суток на особой среде, обогащенной биологическими активными веществами, которые называются ростовыми факторами.

Что же препятствует партеногенетическому размножению млекопитающих? Ответ на этот вопрос очень короток: генный импринтинг. Так называют специфический запрет на активацию некоторых эмбриональных генов, который был выявлен всего два десятка лет назад. Оплодотворенная яйцеклетка содержит двойной набор хромосом - один из них получен от отца, а другой - от матери. Поэтому каждый ген, за исключением генов, которые локализованы в половых хромосомах, представлен в двух вариантах - в материнском и отцовском. Как правило, эти гены одинаково работоспособны и посему функционально независимы. Однако у млекопитающих существует несколько десятков генов, которые ведут себя совершенно иначе. Некоторые из них активируются и запускают процесс синтеза белка, лишь если они имеют материнское происхождение, а некоторые, наоборот - отцовское. По этой причине партеногенетические эмбрионы млекопитающих изначально нежизнеспособны - поскольку небольшая, но необходимая для нормального развития часть их генного набора никогда не сможет включиться в работу. Именно это явление и называется генным импринтингом.

Однако вернемся к эксперименту Томохиро Коно. Для получения партеногенетических зародышей исследователи попарно объединяли ядра двух яйцеклеток, одна из которых была изъята у нормальной мыши, а вторая - у мутантной. В геноме модифицированных яйцеклеток отсутствовал фрагмент ДНК, обрекавший два - всего лишь два - гена на постоянную пассивность материнского импринтинга. К тому же эти яйцеклетки были извлечены из яичников новорожденных самок, для которых запреты импринтинга действуют еще не в полной мере. С помощью подобных манипуляций и были получены две (напомним, две из нескольких сотен) полноценные диплоидные яйцеклетки. Поскольку эта пара яйцеклеток-везунчиков стала нормально развиваться, ученые сделали вывод, что в ходе их первых делений включились все прочие гены, находившиеся под импринтингом. Почему это произошло, еще никто не знает.

Томохиро Коно полагает, что разработанная его группой экспериментальная методика может быть с успехом использована и для научных целей, и для конструирования новых пород животных. Некоторые специалисты выражают надежду, что подобные опыты смогут привести к созданию новых путей получения человеческих эмбриональных стволовых клеток. Тем не менее, доктор Коно решительно отказался от обсуждения использования его разработок для клонирования человека и счел сама постановку этого вопроса совершенно бессмысленной.

Источник:
Tomohiro Kono, Yayoi Obata, Quiong Wu, Katsutoshi Niwa, Yukiko Ono, Yuji Yamamoto, Eun Sung Park, Jeong-Sun Seo & Hidehiko Ogawa
Birth of parthenogenetic mice that can develop to adulthood
Nature, Vol. 428, pp. 860 - 864 (22 April 2004)