Успешное клонирование приматов путем пересадки ядер соматических клеток
Группа ученых из Китайской академии наук впервые клонировала макак-крабоедов (Macaca fascicularis) с использованием пересадки ядра соматической клетки. Появившиеся на свет два детеныша яванской макаки представляют собой клоны обезьяны – донора клеток соединительной ткани, из которых были взяты ядра. Между собой два детеныша также являются генетическими копиями
Данная работа привлекла большое внимание научной общественности, так как все приматы, клонированные ранее, были получены с помощью техники дробления эмбрионов, которая по своей сути позволяет получить однояйцевых близнецов. В свою очередь пересадка ядер соматических клеток представляет собой изъятие ядра из клетки эмбриональной соединительной ткани (в текущем исследовании ученые использовали фибробласты абортированного эмбриона макаки) и инъекцию полученного ядра в энуклеированный донорский ооцит. После этого производят подсадку эмбриона в матку суррогатной матери-обезьяны.
В отличие от дробления эмбриона, этот метод в теории позволяет получить неограниченное количество клонов от одного донора. Именно поэтому положительные результаты клонирования приматов таким способом настолько важны и интересны генетикам и врачам. В перспективе такие генетические однородные популяции приматов могут быть чрезвычайно востребованы в биомедицинских исследованиях, таких как тестирование новых препаратов и т.д.
Почему же предыдущие попытки клонирования приматов по описанной технологии не завершались успехом? Известно, что белки-гистоны, образующие нуклеосому вместе с ДНК, влияют на активность и работу этой ДНК в клетке. В процессе дифференцировки стволовых эмбриональных клеток N-концевые участки гиcтонов подвергаются различным модификациям (метилирование, фосфорилирование, ацетилирование), что позволяет «запрограммировать» клетку на функционирование в пределах ее узкой «специализации». Другими словами, модификации гистонов «включают» гены, нужные для работы клетки данного типа (например, фибробласта) и «выключают» лишние гены, которые не нужны клетке для выполнения ее функций.
Поэтому для того, чтобы дать начало развитию зародыша, эмбриональные фибробласты, используемые в качестве доноров ядер (а значит, и ДНК в комплексе с гистонами), нуждаются в дополнительном «перепрограммировании». Так, в ДНК фибробластов были обнаружены регионы с большим содержанием метильных групп – так называемые H3K9me3 участки (три метильных группы (me3), присоединенные к девятой с конца аминокислоте, являющейся лизином (K), находящейся на хвосте гистона НЗ). В ходе работы выяснилось, что на участке ДНК, обогащенном H3K9me3, гены, как правило, заблокированы. По словам ученых, такое метилирование защищает гены, которые не нужны фибробласту, от повторной активации, что и является основным препятствием для перепрограммирования. Для преодоления этой сложности исследователи использовали инъекцию в яйцеклетки с уже пересаженным ядром молекулу человеческой иРНК, кодирующую фермент – деметилазу, убирающий с гистонов метильные группы.
Кроме того, основываясь на том, что в противовес метилированию ацетилирование гистонов способствует активации генов, ученые использовали трихостатин А, являющийся ингибитором гистондеацетилазы и способствующий ацетилированию.
Такой совокупный подход позволил исследователям повысить эффективность «перепрограммирования» донорских клеток и добиться рождения на свет двух здоровых самок макак-крабоедов – Чжун Чжун и Хуа Хуа.
В течение всего эксперимента учеными было использовано 127 яйцеклеток. При этом удалось получить 109 эмбрионов, 79 из них были пересажены в матку 21 самки яванской макаки. При этом беременность была подтверждена только у четырех животных, и только две обезьяны родили здоровых детенышей. Разница в возрасте между клонами составляет одну неделю. На данный момент обе макаки здоровы и живут в инкубаторе, а за их развитием продолжают внимательно наблюдать.