Хромосому крысы из замороженных клеток восстановили внутри мышей

В последние годы интерес к восстановлению исчезнувших видов заметно вырос. Одной из самых известных компаний в этой области остается Colossal Biosciences, которая работает над возрождением мамонта, маврикийского дронта, сумчатого волка, моа и других вымерших животных.  

У исследователей нет целых живых клеток с неповрежденным геномом. ДНК этих видов сохранилась лишь в виде множества фрагментов разной длины. Поэтому сначала ученые попытаются секвенировать такие фрагменты и затем с помощью биоинформатики собрать из них геном вымершего вида, словно огромный пазл. 

Однако Colossal Biosciences не ставит целью воссоздать весь геном «буква в букву». После реконструкции специалисты будут сравнивать его с геномом ближайшего современного родственника и искать участки, отвечающие за ключевые признаки вымершего животного, а далее эти гены подвергнут редактированию у современного вида технологией CRISPR. Например, для мамонта такой родственник — азиатский слон, их геномы совпадают примерно на 99,6 процентов. 

«Возродившая лютоволка» компания решила воскресить птицу моа Известный кинорежиссер Питер Джексон решил по-настоящему реализовать свое давнее увлечение древней бескрылой птицей моа, которая обитала в Новой Зеландии и была начисто истреблена приблизительно 60… naked-science.ru

Команда японских биологов и генетиков под руководством Терухико Вакаямы (Teruhiko Wakayama) из Университета Яманаси предложила иной подход: они попробовали восстановить не геном, а хромосому из замороженного материала. Речь идет про клетки крови из туш крыс, хранившихся при минус 30 градусах Цельсия более года. Эти клетки вводили в мышиные ооциты (женские половые клетки на разных стадиях развития), а уже там происходила конденсация хромосом. Об этом ученые рассказали в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.

У одноклеточных и многоклеточных организмов геном распределен между хромосомами — длинными молекулами ДНК, упакованными с помощью специальных белков. Большую часть времени ДНК находится не в виде отдельных плотных хромосом, а в более «рыхлом» состоянии — хроматине. Перед делением клетки этот хроматин уплотняется и становится хромосомами. Такие структуры можно наблюдать под микроскопом, используя флуоресцентные красители ДНК или специальные метки, связывающиеся с белками хроматина. 

Гипотетически, если удастся переносить отдельные хромосомы из клеток тканей давно умерших животных в живые клетки современных организмов, можно не только изучить работу древних генов, но и получить новый инструмент для потенциальных программ сохранения редких видов.

Ужасный волк, «возрожденный» биотех-компанией, оказался не возрожденным и не волком До 13 тысяч лет назад в Северной Америке жил вид, который ученые до недавнего времени считали волком. Компания Colossal Biosciences объявила о возрождении этого вымершего вида, но биологические дет… naked-science.ru

В 2022 году другая японская команда вывела линию крыс, в клетках которых помимо обычного крысиного набора хромосом присутствовала еще и дополнительная 21-я хромосома человека. Это было сделано для изучения синдрома Дауна. Правда, авторы того исследования пытались создать генетическую модель заболевания, а у группы Вакаямы задача было иной: извлечь отдельную хромосому из замороженного материала и проверить, сохранит ли она функциональность в развивающемся эмбрионе. 

Сначала Вакаяма и его коллеги поместили крысиные клетки крови в мышиные яйцеклетки, из которых заранее убрали ядро. Внутри такой яйцеклетки крысиные хромосомы стали уплотняться и собираться в компактные структуры, которые можно было отделить. 

Затем ученые подавили полимеризацию микротрубочек, чтобы хромосомы разошлись в цитоплазме, и извлекли нужную хромосому с помощью микроскопических инструментов. После этого ее перенесли в обычную мышиную яйцеклетку и оплодотворили мышиным сперматозоидом с флуоресцентной меткой GFP, чтобы потом отследить развитие эмбриона. 

Зародыш мыши. Клетки, подсвеченные зеленым, содержат крысиную хромосому / © University of Yamanashi, Teruhiko Wakayama

В ходе дальнейших экспериментов Вакаяме и его коллегам удалось развить эмбрионы до стадии бластоцисты и получить 17 линий эмбриональных стволовых клеток, две из них содержали 41 хромосому. Кариотипирование показало, что среди этих хромосом присутствовала 9-я крысиная хромосома, встроенная в мышиный генетический набор.

Ученые использовали эмбриональные стволовые клетки для получения химерных мышей — животных, состоящих из генетически разнородных клеток. Проверка тканей показала, что гены на 9-й крысиной хромосоме не только сохраняются в организмах химер, но и продолжают активно экспрессироваться.

Несмотря на то что исследователям удалось перенести и «запустить» работу отдельной хромосомы крысы в мышиных клетках, это пока не считается полноценным успехом. Главная цель эксперимента заключалась не просто в получении единичных удачных случаев, а в создании устойчивой системы, в которой дополнительная хромосома могла бы стабильно сохраняться и функционировать во всех клетках развивающегося организма. 

Пока это удалось сделать только с 9-й крысиной хромосомой: именно она сравнительно успешно интегрируется в мышиную клеточную среду и позволяет эмбриону развиваться дальше, тогда как попытки добавить другие хромосомы в эксперименте часто приводили к нарушению или остановке развития эмбриона. Это говорит о том, что «межвидовая хромосомная» совместимость ограничена, и для разных хромосом могут требоваться дополнительные механизмы «настройки» внутри чужого генома. 

Возрождение мамонтов не нужно: России лучше снова стать родиной слонов Некоторые экологи давно говорят, что возрождение мамонта было бы полезно северным регионам России. Эти животные, мол, смогли бы затормозить глобальное потепление и воссоздать высокопродуктивные тун… naked-science.ru

Сейчас исследователи пробуют разные способы, чтобы повысить долю удачных попыток. Например, рассматривают возможность тестирования метода на тканях современных слонов. Кроме того, Вакаяма ведет переговоры с группой ученых, которой ранее удалось изучить клеточные ядра мамонта Юка возрастом около 28 тысяч лет: наблюдали их частичную биологическую активность после переноса в мышиные яйцеклетки. 

Полностью клонировать мамонта из таких древних тканей вряд ли возможно, потому что его ДНК слишком сильно разрушена. Поэтому сейчас ученые сосредоточены не на воссоздании животного целиком, а на изучении отдельных клеточных структур и проверке того, как они могут работать внутри живых клеток.