Два гена Y-хромосомы могут заменить всю хромосому для вспомогательной репродукции у мышей

Y-хромосома — символ мужского пола, присутствующий только у самцов и кодирующий гены, важные для мужской репродукции. Однако живое потомство мышей можно получить с помощью вспомогательных репродуктивных технологий, используя половые клетки самцов, вклад Y-хромосомы которых ограничен всего двумя генами: фактором определения семенников Sry и фактором пролиферации сперматогониев Eif2s3y.

«Означает ли это, что Y-хромосома (или большая её часть) больше не нужна? Да, учитывая наши текущие технологические достижения в области вспомогательных репродуктивных технологий», — сказала Моника А. Уорд, доцент Института исследований биогенеза Школы медицины им. Джона А. Бернса Гавайского университета.

Одновременно она подчеркнула важность Y-хромосомы для нормального, неопосредованного оплодотворения и других аспектов мужской репродукции.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Science 21 ноября 2013 года, Уорд и её коллеги описали попытку определить минимальный вклад Y-хромосомы, необходимый для получения здорового мышиного потомства первого поколения, способного самостоятельно воспроизвести второе поколение без дальнейшего технологического вмешательства.

Для этого исследования использовали трансгенных самцов мышей только с двумя Y-генами, Sry и Eif2s3y. Эти мыши считались бесплодными из-за мейотических и постмейотических остановок — их половые клетки не созревали полностью в сперматозоиды. Однако исследователям удалось найти несколько пригодных клеток.

Постдок Ясухиро Ямаучи собрал эти незрелые сперматиды и использовал технику инъекции круглых сперматид (ROSI) для успешного оплодотворения ооцитов in vitro. После переноса развившихся эмбрионов суррогатным самкам мышей было получено живое потомство.

Поскольку общая эффективность ROSI с двумя Y-генами была ниже, чем у обычных фертильных мышей, исследователи проверили, может ли её повысить добавление других Y-генов. Они добились примерно двукратного увеличения скорости получения живого потомства, заменив Sry на фактор смены пола Sxr^b, который кодирует три дополнительных Y-гена. Это показало, что Sxr^b кодирует ген или гены, усиливающие прогрессию сперматогенеза.

Выводы исследования актуальны, но не могут быть напрямую перенесены на случаи мужского бесплодия у людей. В эпоху вспомогательных репродуктивных технологий стало возможным обходить несколько этапов нормального оплодотворения, используя неподвижные, нежизнеспособные или незрелые сперматозоиды. В настоящее время ROSI всё ещё считается экспериментальной методикой из-за проблем безопасности инъекции незрелых половых клеток и технических сложностей. Исследователи надеются, что успех ROSI в исследованиях на мышах может поддержать этот подход как жизнеспособный вариант для преодоления бесплодия у мужчин в будущем.

Что касается человеческой Y-хромосомы, исследователи согласны, что она не на пути к исчезновению. Её генетическая информация важна для развития зрелых сперматозоидов и их функции при нормальном оплодотворении. То же самое верно и для мышей.

«Большинство генов Y-хромосомы мыши необходимы для нормального оплодотворения, — сказала Уорд. — Однако, когда речь идёт о вспомогательной репродукции, наше исследование на мышах доказывает, что вклад Y-хромосомы можно свести к абсолютному минимуму. Возможно, полностью устранить Y-хромосому мыши, если найти подходящую замену этим двум генам».