В феврале 2013 года ученые из Корнелльского университета (штат Нью-Йорк, США) сообщили, что щенок по кличке Клондайк — помесь лабрадора-ретривера и бигля — достиг возраста девяти месяцев, а состояние его здоровья не вызывает никаких опасений. Важность этого сообщения заключалась в том, что
Клондайк стал первой собакой, которая появилась на свет в результате подсадки замороженных эмбрионов суррогатной матери.
Биологическую мать Клондайка — самку породы бигль — ученые оплодотворили при помощи искусственного осеменения, то есть введением спермы отца-лабрадора в ее организм. Затем из организма бигля извлекли эмбрионы и заморозили их, после чего пересадили в организм суррогатной матери — тоже бигля. Эмбрион успешно прижился, в результате чего на свет появился Клондайк. Биологи называли это достижение настоящим прорывом в науке: «Репродуктивные процессы собаки существенно отличаются от размножения других млекопитающих, — комментировал ведущий автор работы Алекс Трэвис. — Мы работаем над тем, чтобы понять, в чем именно заключаются эти различия, — тогда станет возможной не только разработка контрацептивов для собак, но и возможность управлять репродукцией псовых для спасения исчезающих видов».
В ночь с 9 на 10 декабря 2015 года журнал PLoS ONE опубликовал статью, рассказывающую еще об одном достижении исследовательской группы Алекса Трэвиса. На этот раз
ученым удалось успешно провести собаке процедуру экстракорпорального оплодотворения — первые попытки сделать это были предприняты еще в 1970-е годы, однако успехом до сих пор увенчаться не могли.
Экстракорпоральное оплодотворение — это вспомогательная репродуктивная технология, которая применяется в случае бесплодия. Во время ЭКО яйцеклетка извлекается из женского организма, оплодотворяется в лабораторных условиях (in vitro), затем полученный эмбрион содержится в условиях инкубатора, где он начинает свое развитие, после чего пересаживается в организм женщины, которая и вынашивает ребенка.
Эффективность ЭКО даже в случае с людьми не очень высока: на вероятность приживаемости эмбриона влияет множество факторов, и она может варьироваться от 20 до 50%, поэтому обойтись однократной процедурой имплантации эмбриона получается редко. Кроме того, ЭКО таит в себе множество подводных камней: ребенок часто рождается недоношенным, вероятность развития разнообразных пороков желудочно-кишечного тракта повышается примерно в 4 раза, дефекты межпредсердной или межжелудочковой перегородки сердца встречаются в 2,1 раза чаще, а «заячья губа» — в 2,4 раза чаще, чем в случаях естественной беременности.
Тем не менее если технология экстракорпорального оплодотворения людей уже отработана, то в случае с собаками дело обстояло совсем иначе. Первая сложность возникала уже на начальном этапе работы: ученые должны были взять созревшие яйцеклетки в организме самки. Сначала исследователи брали яйцеклетки, достигшие той же степени клеточной дифференцировки, что и в случае с другими животными.
Однако репродуктивный цикл собак не похож на циклы других млекопитающих, и оплодотворить эти яйцеклетки не получалось. Опытным путем было установлено, что яйцеклетки нужно забирать из организма на день позже обычного, — после этого оплодотворение стало происходить в гораздо большем количестве случаев.
На втором этапе работы ученых ждала еще одна проблема. После того как сперма самца собаки попадает в организм самки, он «подготавливает» ее к оплодотворению. Исследователям нужно было сымитировать такие же условия в лаборатории. Соавторы работы Дженнифер Нагашима и Скайлар Сильвест поняли, что для этого в клеточную культуру необходимо добавить магний. Под его воздействием сперма доходила до нужного состояния, после чего процедура оплодотворения стала завершаться успехом в 80–90% случаев.
После оплодотворения яйцеклетки и формирования эмбрионов их предстояло заморозить — но здесь у ученых уже был опыт. Биологи воспользовались той же технологией, что и несколько лет назад в случае с Клондайком. В результате работы
19 эмбрионов щенков были подсажены в организм самки бигля, семь из них прижились и через положенный срок появились на свет. Биологические родители пятерых щенков — бигли, еще двое являются помесью матери-бигля и отца-лабрадора.
Сейчас возраст собак составляет семь недель, все они абсолютно здоровы. Как утверждают авторы исследования, их успех является чрезвычайно важным с практической точки зрения. Разработка методов экстракорпорального оплодотворения собак позволит спасти от вымирания некоторые виды псовых: представители этого семейства чрезвычайно подвержены генетическим заболеваниям.
Собаки страдают от около 350 наследственных заболеваний — это почти в два раза больше, чем число генетических болезней, поражающих другие виды млекопитающих.
Ученые надеются, что в будущем при помощи методов генетического редактирования они смогут устранять эти болезни еще на уровне эмбрионального развития животных, а затем пересаживать уже здоровые эмбрионы в материнский организм. Это поможет не только спасти от вымирания некоторые виды псовых, но и сделать определенные породы собак более здоровыми: так, лабрадоров-ретриверов можно будет избавить от предрасположенности к лимфоме, а далматинов — от мочекаменной болезни.