CRISPR применили для смены пола потомства мышей

Израильские ученые нашли способ менять долю самок и самцов в помете млекопитающих. Для этого необходимо скрестить самку и самца двух разных модифицированных линий: у их потомства собирается система CRISPR-Cas9, избирательно атакующая определенные гены, в результате чего все ее носители погибают до рождения. Научная статья опубликована в журнале EMBO Reports.

У многих позвоночных особи разного пола заметно отличаются особенностями жизнедеятельности. Для сельского хозяйства это зачастую критично: молоко и яйца дают лишь самки. Самцы в данном случае нужны только для размножения, но тогда достаточно одной особи на несколько десятков или даже сотен самок. Поскольку соотношение полов в потомстве изначально близко к 1:1, фермеры избавляются от большинства самцов, просто убивая их вскорости после рождения.

Исследователи из Тель-Авивского университета под руководством Уди Кимрона (Udi Qimron) и Мотти Герлица (Motti Gerlic) разработали более гуманный способ управлять соотношением полов в потомстве млекопитающих. Он не предотвращает образование мужских эмбрионов, но вносит в их геном летальные изменения. Ученые скрестили восемь самцов мышей, чья Y-хромосома несет гены направляющих РНК, и самок, у которых в хромосомы из шестой пары встроен ген белка Cas9. Вместе эти компоненты составляют систему CRISPR-Cas9.

В описываемых экспериментах направляющие РНК делали мишенью атаки Cas9 три гена: Atp5b, Cdc20 и Casp8. Их корректная работа важна на самых ранних этапах развития эмбриона. В серии контрольных экспериментов шестерых самцов с генами тех же направляющих РНК скрещивали с обычными самками линии B6J, у которых нет гена Cas9 (поэтому у их потомства CRISPR-Cas9 не работала). В обоих случаях оценивали соотношение полов потомков.

У восьми пар модифицированных самцов и самок родился 31 мышонок, но восемь из них умерли в первые 72 часа после появления на свет. После этого соотношение самцов и самок в потомстве составило 3:20 (все они дожили до отлучения от матерей, то есть оказались здоровы). В результате шести контрольных скрещиваний родился 41 мышонок, из них четверо умерли в первые три дня. Здесь доля самцов получилась выше: 23:14. Авторы отмечают, что это первый случай, когда у млекопитающих процент представителей того или иного пола удалось существенно изменить генетическими методами.

Схема скрещивания мышей. Самцы несут на Y-хромосоме гены, кодирующие направляющие РНК (gRNA). Самки несут на неполовых хромосомах (шестая пара) ген, кодирующий белок Cas9. У мужского потомства этой пары собирается полная CRISPR-система, и она повреждает ряд генов, необходимых для правильного развития эмбриона на ранних стадиях. Поэтому самцы погибают до рождения (слева снизу), а самки остаются живы.

Хотя в работе соотношение полов в потомстве сдвигали в сторону преобладания самок, авторы отмечают, что можно делать и наоборот: оставлять в живых лишь самцов. Это может быть нужно в мясном животноводстве, так как быки крупнее коров и их в данном случае их может быть выгоднее содержать.

Впрочем, уже сейчас можно регулировать соотношение самцов и самок в потомстве, не прибегая к уничтожению «ненужного» пола. По крайней мере у некоторых видов хомячков сперматозоиды, которые несут Y-хромосому, имеют более мелкие ядра — вероятно, потому, что она короче X-хромосомы и требует меньше места. Таким образом, можно сортировать мужские половые клетки по величине их ядер и оплодотворять самок теми клетками, которые гарантируют получение потомства нужного пола.

https://nplus1.ru