[]
Подписывайтесь на Газету.Ru в Telegram Публикуем там только самое важное и интересное!
Новые комментарии +

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

Биологи впервые получили жизнеспособных мышей с объединенными хромосомами
Ученым из Института Зоологии Академии наук Китая (Куньмин) впервые удалось получить живых и даже способных размножаться мышей, у которых были объединены две хромосомы. «Газета.Ru» узнала у экспертов, почему столь небольшое на первый взгляд достижение — настоящая революция в биологии и как слияние хромосом стало частью истории возникновения человека.

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.

Что думаешь?
Женщина показывает лишь одно, когда закидывает ногу на ногуМаск раскрыл, почему изменил мнение о Зеленском и УкраинеСтало известно о попытке силового захвата власти в РоссииИз Минобороны пришли новые данные о прорыве ВСУ«Вы никто»: нетрезвая Долина ошарашила россиянКого это обнимает на фото Алина Кабаева: присмотритесь!Пугачеву выкинули из израильского кафе после скандалаПереговоры окончились, и вот что заявил Рубио об РФВызов женщины на дом обернулся для россиянина кошмаромФу! зрители увидели, что у Бузовой торчало из-под трусовЯпония потребовал вернуть Курилы: ответ РФ лишил дара речиЗеленский сторговался: новое решение по Украине меняет всеРоссия получит девять областей? В США сделали заявлениеВ Минске прокомментировали наплыв сотен тысяч украинцевЗвезда российского ТВ примкнул к ВСУ и вот что заявилЗеленский уволен: первые вести от МаскаСША уходят из Прибалтики? В Эстонии сразу ответилиЗапад такого не ожидал: реакция Путина на приглашение в G7Захарова проучила журналистов из США, заставив зал хохотать: СМИДаже Орбан не может поверить в такой исход для Украины
Загрузка