Суррогатные отцы: технология, которая может полностью изменить животноводство

Один из «‎суррогатных отцов» в кампусе Вашингтонского университета.

Впервые учёные смогли вывести хряков, козлов и быков, которые могут служить «‎суррогатными отцами». То есть, они могут вырабатывать сперму, несущую генетический материал других животных — доноров. Это открытие может помочь ускорить распространение желательных характеристик среди сельскохозяйственных животных. Оно также позволит селекционерам получать доступ к генетическому материалу животных из других регионов мира. Это пригодится при разведении, например, коз, с которыми трудно использовать искусственное оплодотворение.

Группа исследователей во главе с Джоном Оатли (Jon Oatley), специализирующимся на репродуктивной медицине биологом из Колледжа ветеринарной медицины (College of Veterinary Medicine) в Вашингтонском университете (Washington State University), с помощью инструмента для редактирования генов, CRISPR-Cas9(технология за которую дали Нобелевскую премию по химии в 2020), удалила специфичный для фертильности самцов ген у эмбрионов животных, которые должны были стать суррогатными отцами. Эти самцы родились бесплодными, но начали вырабатывать сперму после того, как исследователи пересадили стволовые клетки от животных-доноров им в яички. Сперматозоиды, которые вырабатывали суррогатные отцы, содержали только генетический материал отобранных животных-доноров.

Исследователи использовали CRISPR-Cas9 на мышах, свиньях, козах и крупном рогатом скоте. У выведенных особей не было гена под названием NANOS2, специфичного для мужской фертильности. Животные-самцы росли бесплодными, но в остальном здоровыми, поэтому, получив пересаженные стволовые клетки от других животных, они начали производить сперму из клеток донора.

Было подтверждено, что эта сперма у таких особей активна. По крайней мере, у мышей: они произвели на свет здоровое потомство, которое носило гены мышей-доноров. Более крупные животные ещё не вывели потомство с помощью донорской спермы. Лаборатория Оатли уточняет процесс пересадки стволовых клеток перед тем, как сделать следующий шаг.

Учёные десятилетиями искали способ создания суррогатных отцов, потому что селекционное разведение и искусственное осеменение — достаточно ограниченные инструменты. Они требуют либо доступа непосредственно к животным, либо строгого контроля за перемещением материала. Во многих случаях — и того, и другого.

Искусственное осеменение широко используется заводчиками молочного скота: он часто содержится в замкнутом пространстве, поэтому его репродуктивное поведение относительно легко поддается контролю. Но эта процедура редко применяется к мясному скоту, которому необходимо свободно перемещаться для кормления. А сперматозоиды свиней не выдерживают замораживания, и нужно, чтобы доноры находились поблизости. У коз искусственное осеменение тоже является довольно сложной задачей и может потребовать хирургического вмешательства.

Технология суррогатного отцовства может решить эти проблемы, так как суррогаты доставляют донорский генетический материал естественным путем — через нормальное размножение. Донорам и суррогатам не обязательно находиться рядом друг с другом, так как либо замороженные донорские клетки, либо само суррогатное животное могут быть доставлены в разные места. Кроме того, самки животных с удалённым геном NANOS2 остаются фертильными, поскольку ген влияет только на мужскую фертильность. Но потом они смогут рожать стерильных самцов, которые будут использоваться в качестве суррогатных отцов.

Открытие имеет большой потенциал и может помочь обеспечить продовольствием развивающиеся страны, где фермерам всё ещё приходится полагаться на обычную селекцию для улучшения поголовья, говорит Ирина Полежаева, профессор Университета Юты (Utah State University).

«Козы — главный источник белка во многих развивающихся странах. Эта технология может ускорить распространение специфических признаков у коз, будь то сопротивляемость болезням, устойчивость к жаре или лучшее качество мяса», — прокомментировала Полежаева.

Исследование было опубликовано в журнале PNAS в сентябре этого года.

DOI: 10.1073/pnas.2010102117 | Источник: XX2ВЕК