Новый тип хромосомного химеризма обнаружен в эмбрионах коров
Период между оплодотворением яйцеклетки и имплантацией шарика клеток в слизистую оболочку матки остаётся малоизученным «чёрным ящиком» биологии развития.
Рождение здорового ребёнка статистически маловероятно. Из каждых 100 яйцеклеток, подвергшихся воздействию сперматозоидов, 84 оплодотворяются. Из этих 84 лишь 31 рождается живым. Около половины невыживших оплодотворённых яйцеклеток имеют хромосомные аномалии, препятствующие развитию. Многие проблемы возникают в первые несколько дней.
В майском выпуске Genome Research сообщается о новом, неожиданном явлении: эмбрион может содержать как клетки с двумя геномами от матери, так и клетки с геномами от отца. Исследователи называют такие эмбрионы гетерогоническими химерами («разного родительского происхождения»).
Исследование и методология
Учёные под руководством профессора Йориса Р. Вермеша из Лёвенского университета исследовали 23 ранних эмбриона, полученных путём in vitro оплодотворения от 8 коров бельгийской голубой породы и 2 быков голштинско-фризской породы. После нескольких делений образовалось 160 бластоцист.
Исследователи применили разработанную ими технику гаплоарифмисиса, которая сочетает:
- Анализ вариаций числа копий (CNV) — показывает количество хромосом.
- Генотипирование 770 000 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) — выявляет, от какого родителя произошёл каждый хромосомный набор.
Это позволило отличить аномалии, возникшие после нормального оплодотворения, от классических химеризмов, вызванных сбоями при оплодотворении (например, проникновением двух сперматозоидов).
Ключевые результаты
- Только 6 из 23 эмбрионов имели полностью нормальные клетки.
- 39% эмбрионов (9/23) содержали бластомеры с полными аномалиями генома: лишние или отсутствующие наборы хромосом.
- У 2/3 этих аномальных эмбрионов были лишние наборы хромосом, у 30% — потери, а у 3% вся ДНК происходила от одного родителя.
Примеры аномалий
- В одном 8-клеточном эмбрионе две клетки содержали «разрозненные фрагменты отцовского генома и не имели унаследованной материнской ДНК». Геном сперматозоида продолжал реплицироваться, хотя геном яйцеклетки был утрачен.
- Другой нормально оплодотворённый эмбрион разделился на три клеточные линии: одна — хромосомно нормальная, вторая — с двойной дозой материнского генома, третья — с двойной дозой отцовского генома. Деление на три линии ранее было известно только для раковых клеток и клеток некоторых насекомых и ракообразных.
Вывод
Исследование показало, что для возникновения химеризма не обязателен сбой при оплодотворении. Разные клеточные линии (с удвоенным материнским или отцовским геномом) могут возникать и после нормального слияния яйцеклетки и сперматозоида. Это новое фундаментальное понимание происхождения химеризма — очень редкого состояния у человека, которое может приводить к врождённым дефектам.