В яйцеклетках макаки 21 хромосома какой набор хромосом: Из шимпанзе в человека и обратно: поможет ли слияние хромосом скрестить нас с обезьянами

Из шимпанзе в человека и обратно: поможет ли слияние хромосом скрестить нас с обезьянами

Главная молекула жизни (ДНК) состоит из всего из четырех типов мономеров, которые обозначают буквами А, Т, Г и Ц. Точечные мутации возникают, когда одна или несколько букв меняются на другие, выпадают или удваиваются. Но иногда в природе происходят более масштабные перестройки: хромосома может исчезнуть, удвоиться, обменяться участком с другой хромосомой. При этом речь идет о перемещении десятков и сотен миллионов «букв» ДНК.

«По сути хромосома — это длинная нить ДНК, которая была упакована удобным для хранения и эксплуатации способом. Геном разных организмов имеет разное количество хромосом. К примеру, у человека хромосом 46 (или 23 пары), а у шимпанзе 48. В норме в процессе эволюции за очень длительный период времени могут происходить хромосомные перестройки. К примеру, слияние двух хромосом или перенос участка одной хромосомы на другую», — рассказала «Газете.Ru» Антонина Акименко, врач-генетик биомедицинского холдинга «Атлас».

Мыши Mus Musculus, которых ученые использовали для экспериментов, в норме имеют 20 пар хромосом. Авторы работы, опубликованной в Science, с помощью системы генетического редактирования CRISPR/Cas9 отрезали с концов хромосом все «лишние» участки.

К ним относились теломеры, которые защищают ДНК от повреждений при делении, а также центромеры, которые находятся посередине хромосомы и участвуют в удвоении ДНК при делении клетки. Ученые также пометили хромосомы особыми последовательностями. А дальше все сделала природа: в клетках есть специальные белки, которые «лечат» поврежденные хромосомы. Они и склеили их в том месте, которое пометили ученые.

В одних экспериментах авторы склеили четвертую и пятую хромсому (короткие), в других — первую и вторую (длинные). В итоге клетки мышей содержали 19 пар хромосом. Ядра с таким набором они пересадили в яйцеклетки. Из них развились эмбрионы, которых затем выносили суррогатные матери. Некоторые мышата не только выжили, но и были способны к размножению.

«В обсуждаемом исследовании ученые с помощью генной инженерии получили мышей с объединенными 4 и 5 хромосомами, которые могли жить и передавать получившуюся объединенную хромосому по наследству, хотя их плодовитость была ограничена. Стоит отметить, что мыши, у которых были объединены 1 и 2 хромосомы, либо погибали на стадии эмбриона, либо заметно отличались по внешнему виду и поведению от обычных мышей и не могли с ними скрещиваться», — объяснила Акименко.

Работа ученых стала первой, в которой описан успех столь масштабных манипуляций с хромосомами. Современная генная инженерия позволяет вносить точечные мутации искусственно, в том числе и для лечения наследственных заболеваний. А вот изменение хромосом ранее было возможно только для простых организмов, например, дрожжей. Это связано с тем, что они содержат один набор хромосом, в то время как более сложные организмы имеют в клетках по два набора или больше.

«Авторы этой революционной работы использовали гаплоидные стволовые клетки мышей, которые содержат только один набор хромосом. Получить их было сложно, но это упростило внесение изменений в их ДНК. Первая сложность связана с тем, что если в организме есть два набора хромосом, то при повреждении одного из них клетка может использовать сохранившуюся копию, чтобы восстановить поврежденный участок», — сообщил «Газете.Ru» руководитель лаборатории геномной инженерии МФТИ Павел Волчков.

Вторая сложность, по словам ученого, связана с геномным импринтингом. У диплоидных организмов имеются две пары какого-то гена от двух родителей. Некоторые гены становятся активны, если они унаследованы от матери, другие — от отца. Чтобы мышь выжила и все ее гены более-менее нормально работали, нужно этот геномный импринтинг выключить. Это и сделали авторы, удалив из генома мышей три участка ДНК, ответственных за импринтинг.

Несмотря на то, что результаты этой работы — невероятный успех для хромосомной инженерии, все же у родившихся мышей было много проблем, добавил Волчков.

Работа ученых из Китая имеет фундаментальное значение не только для биологии. Она может продвинуть исследования многих генетических заболеваний у человека: хромосомная нестабильность наблюдается при некоторых типах рака, а также наследственных заболеваниях.

«Изменение хромосом приводит к тяжелым последствиям — синдромам Дауна, Эдвардса, Вольфа — Хиршхорна и другим хромосомным заболеваниям, которых около семисот. Продемонстрированный учеными метод для изменения хромосом, вероятно, поможет в будущем выяснить, как исправить дефектные хромосомы у человека и, соответственно, победить некоторые хромосомные заболевания», — объяснила Акименко.

Внесение точечных мутаций можно сравнить с изменением нескольких букв в тексте. Сказка про репку не сильно изменится, если семья будет тянуть морковь или тыкву. Но если в «Войну и Мир» добавить главу о жизни Фредди Крюггера, то придется переписывать все четыре тома, чтобы этому персонажу нашлось место в XIX веке. В итоге получится совершенно новая книга. То же справедливо и для ДНК: небольшая мутация редко приводит к огромным последствиям для всего вида. Обычно она влияет на своего обладателя: делает его рыжим или позволяет переваривать лактозу во взрослом возрасте. Но если перетасовать участки хромосом — могут даже возникнуть новые виды, например, человек.

«Хромосомные перестройки имеют большое значение для репродуктивной изоляции, важного компонента образования новых видов. Шимпанзе — ближайшие из ныне живущих родственников человека. Предки человека и шимпанзе разошлись примерно 6,5–7,5 миллионов лет назад. Геномы человека и шимпанзе после разделения их предков подверглись множественным изменениям, включая хромосомные перестройки. Например, вторая хромосома у человека возникла из-за слияния двух предковых, соответствующих хромосомам 2a и 2b у шимпанзе», — рассказала Акименко.

При этом речи о скрещивании шимпанзе с человеком не идет, хоть эксперименты по созданию химер и ведутся, подчеркнула Акименко.

«Получить объединенную хромосому в пробирке если и было бы возможно, то это само по себе ничего не дало бы. Суть данной работы не в том, что ученым удалось объединить две хромосомы. А в том, что им удалось вывести организм-млекопитающее, который с подобным набором хромосом смог нормально жить и размножаться, передавая изменение потомству.

Создание химер типа человек-животное — другая тема, над которой работают ученые. В частности, вводят человеческие стволовые клетки в эмбрион животного, например, макаки. Жизнь химерных эмбрионов потом очень недолго поддерживают для изучения, а далее их полагается уничтожать по этическим соображениям. Вокруг этой сферы вообще очень много этических споров», — рассказала Акименко.

Эта работа может сделать ранее невероятные исследования почти рутинными. Превратить человека обратно в шимпанзе не получится, но в целом создание новых видов уже сейчас стало выполнимой задачей, на которую не придется тратить миллионы лет.

Китайские ученые лишили мышей хромосомы. А потом еще одной

Китайские ученые опробовали новый метод геномной инженерии: они научились сшивать мышиные хромосомы между собой. Оказалось, что, если хромосомы не очень большие, то их несложно склеить и получить мышонка с нечетным количеством хромосом. Такие животные могут вырасти здоровыми и плодовитыми и скрещиваться с обычными лабораторными мышами. А в третьем поколении исследователям удалось получить мышонка без двух хромосом сразу — то есть с 19 парами вместо положенных 20. Работа опубликована в журнале Science.

У обычной лабораторной мыши 40 хромосом, то есть 20 пар. Это число не изменилось по меньшей мере за то время, что ученые над ними экспериментируют и разводят их в неволе. Тем не менее, известно, что изменение в числе хромосом не всегда смертельно. Например, у человека хромосом на две меньше, чем у гориллы (у нее 48) — по всей видимости, после расхождения наших с ними эволюционных путей две хромосомы слились в одну.

Группа ученых из Института Зоологии Китайской Академии Наук под руководством Вэя Ли (Wei Li) попробовала воспроизвести такое событие на мышах — то есть с помощью методов генной инженерии сшить друг с другом пару мышиных хромосом. Для этого им предстояло укоротить хромосомы с концов, поскольку с обеих сторон хромосомы заканчиваются теломерами. Кроме того, у мышей на одном из концов каждой хромосомы находится центромера — важная для деления структура, которая у большинства человеческих хромосом расположена в центре (мы рассказывали о них в тексте «Путешествие к центру генома»). Поэтому, чтобы приклеить одну хромосому к другой, нужно от обеих отрезать теломеру, а от одной еще и центромеру.

В качестве мишеней авторы эксперимента выбрали две пары: хромосомы 1 и 2 (самые большие в геноме мыши) и 4 и 5 (среднего размера). При этом 1 и 2 решили комбинировать двумя способами: в одном случае пожертвовать центромерой 1, а в другом — центромерой 2.

Исследователи работали с гаплоидными эмбриональными стволовыми клетками мыши. Методику получения таких линий они отработали раньше, когда создавали мышат от двух матерей и от двух отцов. Они брали мышиные яйцеклетки, удаляли из них ядро и оплодотворяли сперматозоидом, а дальше заставляли делиться. Получалась культура клеток с одиночным набором хромосом (то есть гаплоидная). В таких клетках гораздо удобнее заниматься геномной инженерией, потому что, в отличие от обычных клеток, не нужно стремиться попасть сразу в обе копии хромосом.

В этих гаплоидных клетках ученые использовали систему редактирования CRISPR/Cas9, натравив ее на центромеры и теломеры: она должна была внести разрезы по краям этих участков хромосом, тем самым «откусив» их целиком. Дальше, по задумке ученых, в клетках должна была заработать система репарации — белки, которые заделывают дыры в ДНК. Эти белки должны были обнаружить липкие концы хромосом и сшить их друг с другом. Чтобы проверить результат, исследователи покрасили получившиеся хромосомы — оказалось, что хромосомы 4 и 5 склеиваются хорошо, равно как и 2 с 1. А вот конструкция 1 + 2 не получилась: хромосома 1 развалилась на два куска, один из которых слипся с хромосомой 2, а второй — с хромосомой 17.

Дальше авторы эксперимента вырастили культуру из геномно-инженерных клеток. Для этого их приходилось сортировать и отбраковывать те, что спонтанно диплоидизировались, то есть обретали второй набор хромосом. При этом исследователи проверили, что клетки продолжают обладать свойствами эмбриональных стволовых: экспрессируют похожий набор генов и могут дифференцироваться в предшественники нервных клеток под действием сигнальных веществ.

Затем исследователи отобрали, наоборот, только клетки, которые диплоидизировались, и проверили, насколько у них работает механика клеточного деления. Оказалось, что с этой задачей хорошо справляются только клетки с гибридами 4 + 5 и 1 + 2 (с усеченной хромосомой 1). А вот гибрид 2 + 1 эту планку не преодолел — как заключили авторы работы, хромосома получилась слишком длинной и громоздкой и не вписывалась в отведенное ей место.

Наконец, ученые попробовали создать целых мышей с измененным набором хромосом. Для этого в гаплоидных клетках они удалили три участка генома с помощью той же CRISPR/Cas9 — это нужно, чтобы компенсировать отсутствие материнских хромосом (о том, как это работает и при чем тут импринтинг, мы рассказывали в материале «Половинка себя»). Потом слили эти клетки с яйцеклетками мыши, несущей зеленый флуоресцентный белок — чтобы потом можно было проверить, что материнские хромосомы в клетках остались. Получились эмбрионы с разными хромосомными гибридами, которые подсадили суррогатным матерям.

Мышата с гибридом 2 + 1 так и не дожили до рождения — в них возникало слишком много полиплоидных клеток (более чем с двумя наборами хромосом). Зато родилось 14 детенышей с гибридом 4 + 5 и 37 — с гибридом 1 + 2. В их клетках было 39 хромосом вместо сорока: в одном комплекте все 20 хромосом на своих местах, а во втором — две склеены в одну. Но аномальный геном не помешал им расти и развиваться: они родились с таким же весом, как и обычные мышата.

Правда, у гибридов 1 + 2 ученые обнаружили повышенный уровень тревожности по сравнению с гибридами 4 + 5 и обычными мышами (p < 0,001). Исследователи заподозрили, что дело в гене Capn11 — он находится на хромосоме 17 и мог повредиться при слиянии с участком хромосомы 1. Тогда его удалили у обычных мышей — и они тоже начали вести себя более тревожно.

Аномальный набор хромосом мог помешать мышам размножаться — поскольку при образовании половых клеток каждая хромосома должна встретить свой гомолог (то есть хромосому того же номера из второго набора). У гибридов 1 + 2 это не получилось: ни одна из 30 мышей не смогла дать потомство. А вот гибриды 4 + 5 справились с этой задачей, хоть их плодовитость и была ниже среднего: у них родилось потомство от здоровых партнеров.

Среди мышат следующего поколения были те, у кого в одном комплекте 4 и 5 хромосомы были раздельными, а в другом — сшитыми. Таких мышат исследователи скрестили друг с другом — и получились мышата-внуки, среди которых были животные с двумя гибридными хромосомами 4 + 5. Всего у них было 19 пар хромосом, то есть на две меньше, чем обычно.

Таким образом, исследователи создали модель, на которой можно изучать, среди прочего, механизмы эволюции хромосомных наборов. Например, они уже выяснили, что при гибридизации хромосом важен размер — слишком большие хромосомы могут сливаться, но особи при этом не выживают. А хромосомы поменьше, наоборот, легко сшиваются, и это не обязательно приводит к неприятностям. Более того, даже одно событие гибридизации не производит к репродуктивной изоляции — и особи с одной слитной хромосомой продолжают успешно скрещиваться с носителями исходного хромосомного набора.

О том, как ученые создавали организмы с минимальным геномом и переписывали их ДНК, читайте в нашем тексте «С правом на переписку». А недавно удалось впервые собрать искусственный бактериофаг.

Полина Лосева

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Почему людям так трудно родить ребенка? — ScienceDaily

Новое исследование, проведенное ученым из Центра эволюции Милнера при Университете Бата, предполагает, что «эгоистичные хромосомы» объясняют, почему большинство человеческих эмбрионов умирают очень рано. Исследование, опубликованное в PLoS, Biology , объясняющее, почему эмбрионы рыб в порядке, но, к сожалению, человеческие эмбрионы часто не выживают, имеет значение для лечения бесплодия.

Около половины оплодотворенных яйцеклеток погибают очень рано, еще до того, как мать узнает, что беременна. К сожалению, многие из тех, кто выживает, чтобы стать признанной беременностью, самопроизвольно прерываются через несколько недель. Такие выкидыши чрезвычайно распространены и очень неприятны.

Профессор Лоуренс Херст, директор Центра эволюции Милнера, исследовал, почему, несмотря на сотни тысяч лет эволюции, людям все еще сравнительно трудно родить ребенка.

Непосредственной причиной большинства этих ранних смертей является неправильное число хромосом у эмбрионов. Оплодотворенные яйцеклетки должны иметь 46 хромосом, 23 от мамы в яйцеклетках, 23 от папы в сперматозоидах.

Профессор Херст сказал: «Очень многие эмбрионы имеют неправильное число хромосом, часто 45 или 47, и почти все они умирают в утробе матери. не дотянуть до срока».

Почему же тогда приобретение или потеря одной хромосомы так часто встречается, когда она также так смертельна?

Херст собрал множество улик. Во-первых, когда эмбрион имеет неправильное число хромосом, это обычно происходит из-за ошибок, возникающих при образовании яйцеклеток у матери, а не при образовании сперматозоидов у отца. На самом деле, более 70% произведенных яиц имеют неправильное число хромосом.

Во-вторых, ошибки случаются на первом из двух этапов производства яиц. Этот первый шаг, как было замечено ранее, уязвим для мутаций, которые мешают процессу, так что мутация может «эгоистично» проникнуть в более чем 50% яйцеклеток, вызывая разрушение партнерской хромосомы, процесс, известный как центромерный драйв. Это хорошо изучено на мышах, долгое время подозревалось у людей и ранее предполагалось, что оно каким-то образом связано с проблемой потери или приобретения хромосом.

Херст заметил, что у млекопитающих эгоистичная мутация, которая пытается сделать это, но терпит неудачу, приводя к тому, что яйцеклетка имеет на одну слишком много или на одну слишком мало хромосом, все же может быть эволюционно лучше. У млекопитающих, поскольку мать постоянно кормит развивающийся плод в утробе матери, эволюционно выгодно, чтобы эмбрионы, развивающиеся из дефектных яйцеклеток, были потеряны раньше, а не доношены до полного срока. Это означает, что выжившие потомки чувствуют себя лучше, чем в среднем.

Херст объяснил: «Этот первый шаг создания яйцеклетки странный. Одна хромосома из пары попадет в яйцо, а другая будет уничтожена. Но если хромосома «знает», что она будет уничтожена, ей нечего терять, Замечательные недавние молекулярные данные показали, что когда некоторые хромосомы обнаруживают, что они вот-вот будут уничтожены на этом первом этапе, они изменяют свои действия, чтобы предотвратить разрушение, что может привести к потере или увеличению хромосом и гибели эмбриона.

«Что примечательно, так это то, что если смерть эмбриона приносит пользу другому потомству этой матери, поскольку эгоистичная хромосома часто будет у братьев и сестер, которые получают дополнительную пищу, мутация лучше, потому что она убивает эмбрионы. .»

«У рыб и амфибий нет этой проблемы», — прокомментировал Херст. «Из более чем 2000 эмбрионов рыб не было обнаружено ни одного с хромосомными ошибками от матери». Показатели у птиц также очень низкие, примерно 1/25 от уровня у млекопитающих.

Это, отмечает Херст, вполне предсказуемо, поскольку между птенцами возникает некоторая конкуренция после того, как они вылупятся, но не раньше.

Напротив, потеря или приобретение хромосом представляет собой проблему для каждого млекопитающего, которое рассматривалось. Херст прокомментировал: «Это обратная сторона кормления нашего потомства в утробе матери. Если они умрут рано, выжившие выиграют. Это делает нас уязвимыми для такого рода мутаций».

Херст подозревает, что люди действительно могут быть особенно уязвимы. У мышей смерть эмбриона дает ресурсы выжившим в том же выводке. Это дает примерно 10% увеличение шансов на выживание по сравнению с другими. Люди, однако, обычно рожают только одного ребенка за раз, и ранняя смерть эмбриона позволяет матери снова быстро воспроизводиться — она, вероятно, даже не знала, что ее яйцеклетка была оплодотворена.

Предварительные данные показывают, что млекопитающие, такие как коровы, с одним эмбрионом, имеют особенно высокий уровень смертности эмбрионов из-за хромосомных ошибок, в то время как те, у которых много эмбрионов в выводке, такие как мыши и свиньи, имеют несколько более низкие показатели.

Исследование Херста также предполагает, что низкие уровни белка, называемого Bub1, могут вызывать потерю или приобретение хромосомы как у людей, так и у мышей.

Херст сказал: «Уровни Bub1 снижаются по мере взросления матерей и повышения уровня эмбриональных хромосомных проблем. Выявление этих белков-супрессоров и повышение их уровня у пожилых матерей может восстановить фертильность».0005

«Я тоже надеюсь, что эти идеи станут первым шагом к помощи женщинам, которые испытывают трудности с беременностью или страдают от повторяющихся выкидышей.»

Замена митохондриального гена Шухрата Миталипова и Масахито Татибаны в потомстве приматов и эмбриональных стволовых клетках (2009 г.) Бивертон, Орегон, Шухрат Миталипов, Масахито Тачибана и их команда исследователи заменили митохондриальные гены эмбрионального стебля приматов клетки с помощью веретенообразного переноса. Замена шпинделя, также называемая шпинделем перенос — это процесс удаления генетического материала, обнаруженного в ядро одной яйцеклетки или ооцита и помещение его в другую яйцеклетку, у него было удалено ядро.

Митохондрии – органоиды, присутствующие во всех клетках и содержат часть генетического материала клетки. Мутации в митохондриальная ДНК может привести к нейродегенеративным и мышечным заболеваниям. Миталипов и Тачибана использовали замену веретена для получения здоровых потомство из яйца с мутировавшими митохондриями у макак-резусов ( Макака мулата ). Эксперимент показал, что передача шпинделя устранена. вероятность передачи митохондриальных заболеваний от пораженных приматов своим потомкам, предлагая возможность устранить Митохондриальные заболевания человека.

Эксперимент был сосредоточен на митохондрии, органоиды, вырабатывающие энергию, обнаружены во всех эукариотических клеток, важных для нормального развития. митохондрии содержат тридцать семь генов, отвечающих за энергию производство в клетках. Иногда генетический материал обнаруживается в митохондрии содержат мутации. Митохондрии наследуются по материнской линии, это означает, что они передаются от матери к потомству.

Митохондрии содержат примерно 0,01 процента генетического материала клетки, который называется митохондриальная ДНК. Каждая митохондрия содержит от двух до десяти копии митохондриальной ДНК. Каждая клетка, содержащая множество митохондрий, может содержать тысячи копий митохондриальной ДНК. Из-за большое количество копий митохондриальной ДНК, мутации происходят в митохондриальной ДНК в десять раз чаще, чем в ядерном геноме, ДНК ядра клетки. Исследователи связывают множество мутаций митохондриальной ДНК со специфическими нарушениями, включая миопатии, или мышечные расстройства, нейродегенеративные заболевания и диабет.

Кому Исследователи анализируют мутации митохондриальной ДНК внутри клетки. генетический материал митохондрий этой клетки. Ячейка обычно содержит много копий одной и той же митохондриальной ДНК, называемой гомоплазмией. Когда клетка содержит два или более типа митохондриальной ДНК, называемой гетероплазмии, исследователи предупреждены, что мутировавшие митохондрии подарок. Когда достаточное количество клеток содержит митохондриальные мутации, различные ткани могут быть поражены, что может привести к митохондриальным заболеваниям.

В В 2009 году Миталипов и Тачибана исследовали яйца макак-резусов с мутации митохондриальной ДНК. Исследователи использовали методику перенос веретена для успешного переноса ядерной ДНК в пораженную яйцеклетку в донорскую яйцеклетку, содержащую здоровую митохондриальную ДНК. Миталипов и Тачибана предположили, что ядерная ДНК яйца с мутантную митохондриальную ДНК можно было пересадить в яйцеклетку со здоровой митохондриальной ДНК с помощью метода переноса веретена, который устранит возможность передачи мутировавшей митохондриальной ДНК от матери к потомству. При использовании передачи веретена исследователи сначала удалить генетический материал из яйцеклетки, содержащей гетероплазматическая или смесь здоровой и мутантной митохондриальной ДНК. Затем исследователи трансплантируют генетический материал этой яйцеклетки донору яйцеклетка с удаленным ядром и митохондриальной ДНК неповрежденный.

После передачи генетической информации яйцеклетке и после того, как сперматозоид оплодотворил яйцеклетку, получившийся эмбрион развиваться со здоровыми митохондриями.

Для начала Миталипов и Тачибана исследовал распределение митохондрий вокруг клетки. цитоплазма в зрелых яйцеклетках макаки-резус для предотвращения переноса мутированные митохондрии. Они обнаружили, что митохондрии были равномерно распределены по цитоплазме. Они также отметили, что хромосомы, которые содержат ядерную ДНК, и волокна веретена, которые отделяют хромосом, в окружающей их цитоплазме отсутствуют митохондрии. Эти наблюдения привели Тачибану и Миталипова к предположению, что они может переносить веретено и хромосомы клетки без перенос цитоплазмы, содержащей поврежденную митохондриальную ДНК. Это позволило бы им избежать переноса мутировавших митохондрий в донорская яйцеклетка. Чтобы проверить свой прогноз, они удалили веретено-хромосомный комплекс, окруженный небольшим количеством цитоплазмы, комплекс, называемый кариопластом. Тачибана и Миталипов подсчитали, что только 1,5% цитоплазмы клетки было включено в состав кариопласта. образцов, процент, который они определили как незначительный. Исследователи пришел к выводу, что небольшое количество мутировавших митохондрий, содержащихся в 1,5 процента было недостаточно, чтобы повлиять на исход яйцеклетки.

Далее, Миталипов и Тачибана исследовали процесс пересадки кариопласт в донорские клетки с удаленным ядром. Команда вставили кариопласт в яйцеклетку. После размещения кариопласта в яйцеклетке исследователи пытались облегчить слияние кариопласта с цитоплазмой клетки. Для этого они применили электрическую стимуляцию к яйцеклетке, чтобы стимулировать проницаемость, способность объектов проходить через клеточную мембрану. После слияния кариопласта с донорской цитоплазмой Миталипов и Тачибана наблюдали проблему, когда яйцеклетка начинала мейоз, процесс клеточного деления половых клеток, который должен происходить только после оплодотворения яйцеклетки. Исследователи наблюдали преждевременный мейоз. Они обнаружили, что непреднамеренное деление яйцеклетки приводит к полярному тело, представляющее собой клетку, которая не может развиться в зрелую яйцеклетку.

Миталипов и Тачибана предположили, что электрическая стимуляция раньше они сливали кариопласт с донорской клеткой, вызывая преждевременное мейоза, и что они могли избежать преждевременного мейоза, используя Слияние с помощью SeV. Слияние с помощью SeV является альтернативным методом слияние кариопластов с использованием экстракта Сендай вирус, или SeV. Исследователи ненадолго подвергли кариопласт воздействию вирусный экстракт. Они обнаружили, что вирусный экстракт обеспечивает быстрое слияние кариопласт и окружающая цитоплазма донорской яйцеклетки. образовавшаяся яйцеклетка успешно осталась в зрелом состоянии и не подвергаются преждевременному мейозу. Исследователи пришли к выводу, что с помощью SeV слияние предотвратило преждевременное деление яйцеклетки и, следовательно, было действительные средства слияния кариопластов.

Миталипов и Тачибана затем сравнили компетентность в развитии, или способность яйца развиваться далее, двух процессов слияния кариопластов. Они оплодотворили яйца которые подверглись слиянию с помощью электропорации, и яйцам, которые подверглись Слияние с помощью SeV. Оплодотворенные яйца с помощью электропорации не удались для создания пронуклеуса, объединенного ядра сперматозоида и яйцеклетки. Без пронуклеуса яйцеклетка не сформировалась бы и не зародилась бы. оплодотворенный Яйцеклетки с помощью SeV прошли успешное оплодотворение и развитие. Эти результаты подтвердили, что слияние с помощью SeV не скомпрометировало оплодотворение и эмбриональное развитие. Этот результат показал, что технология была успешной в производстве здоровых, жизнеспособных бластоцист. А бластоциста – это скопление клеток на ранней стадии развития в млекопитающие. Они содержат наружное кольцо клеток и внутреннюю клеточную массу.

Кому оценить качество бластоцист, полученных слиянием с помощью SeV и оплодотворение, Миталипов и Тачибана сравнили передачу веретена бластоцисты в контрольную группу неизмененных бластоцист. Исследователи обнаружили, что бластоцисты с переносом веретена содержат одинаковое количество клетки внутренней клеточной массы и общее количество клеток по сравнению с контрольная группа с неизмененными бластоцистами. Сравнение показало, что бластоцисты, разработанные с использованием их технологии, были такими же здоровыми, как бластоцисты, не подвергшиеся митохондриальному переносу.

Далее изучить потенциал развития, Миталипов и Тачибана изолированы линии эмбриональных стволовых клеток или клетки, способные развиваться в много типов клеток. Команда изолировала их от передачи шпинделя бластоцисты, а также из контрольной группы, чтобы убедиться, что стебель клеточные линии превратились в здоровые клеточные линии, содержащие множество типов клеток. Обе клеточные линии демонстрировали сходные уровни плюрипотентности или способности чтобы один тип клеток превратился во множество разных типов клеток. Способность эмбриональные клетки, чтобы развиться во многие типы клеток, имеет решающее значение в развитие эмбриона.

Затем исследователи проверили, перенос веретена вызывал хромосомную аномалию. Хромосомная аномалия возникает, когда клетка имеет аномальное число хромосом или когда хромосомы деформированы. Наблюдение хромосомной аномалии указывают на то, что техника повредила хромосомы. Анализ показал что хромосомы переноса веретена не имели аномалий, когда по сравнению с контрольной группой.

Затем Миталипов и Тачибана протестировали потенциал развития бластоцисты передачи веретена, чтобы увидеть приведут ли они к эмбрионам, которые можно было бы имплантировать женщине макака резус. Они оплодотворили бластоцисты переноса веретена и пересадили полученные эмбрионы в половые пути двух самка макаки-реципиента. 24 апреля 2009 г., первая самка макаки, ​​которая Тачибана и Миталипов имплантировали оплодотворенную яйцеклетку, родив набор здоровых близнецов макаки. По словам Татибаны, близнецы были первыми веретенами. пересадить животных, чтобы они родились со здоровой митохондриальной ДНК. 8 мая В 2009 году вторая беременная макака родила здорового детеныша. трое младенцев имели здоровый вес и размер при рождении. Миталипов и Тачибана пришел к выводу, что кариопласты можно успешно изолировать и пересаживают в здоровые энуклеированные ооциты.

Наконец команда нашла определить, удалось ли образоваться какой-либо мутировавшей митохондриальной ДНК в митохондриальной ДНК полученного потомства. Миталипов, Тачибана и др. их команда обнаружила, что ядерная ДНК потомства соответствовала геном животных-доноров веретена. Далее они подтвердили, что поврежденная митохондриальная ДНК отсутствовала в митохондриях потомство.

В целом результаты эксперимента показали, что ученые может заменить мутировавшую митохондриальную ДНК в зрелых яйцах с помощью веретена техника передачи. Миталипов утверждает, что технология имеет потенциал, чтобы исключить шансы женщины, пострадавшей от митохондриальное заболевание, передающее мутацию ее потомству. Хотя эксперимент зафиксировал первый случай переноса веретена у резус- макаки, ​​Миталипов утверждает, что однажды технология может быть применена людям. Технология может служить новым терапевтическим подходом к устранение митохондриальной болезни до рождения потомства.

1. Брэндон, Марти, П. Бальди и Дуглас С. Уоллес. «Митохондриальные мутации в раке». Онкоген (2006) 4647–62. http://www.nature.com/onc/journal/v25/n34/full/1209607a.html (по состоянию на 13 июля 2017 г.).
2. Рив, Эми К., Ким Дж. Кришнан и Дуг Тернбулл. «Мутации митохондриальной ДНК при болезнях, старении и нейродегенерации». Анналы Нью-Йоркской академии наук 1147 (2008): 21–29.
3. Тачибана, Масахито, Мишель Спарман, Хатаитип Шританаудомчай, Хонг Ма, Лиза Клеппер, Джой Вудворд, Ин Ли, Кэти Рэмси, Елена Колотушкина и Шухрат Миталипов. «Замена митохондриального гена в потомстве приматов и эмбриональных стволовых клетках». Природа 461 (2009): 367–72.
4. Цубонива, Наоки, Рюити Морисита, Тадамичи Хирано, Дзиро Фудзимото, Сигенори Фурукава, Микито Кикумори, Акихико Окуяма и Ясуфуми Канеда. «Оценка безопасности гемагглютинирующего вируса Японии — липосомы искусственной вирусной оболочки у нечеловеческих приматов».