Простой способ выбора пола потомства путём разделения X- и Y-сперматозоидов

Простое и обратимое химическое воздействие позволяет разделить сперматозоиды, несущие X-хромосому, от несущих Y-хромосому, что даёт возможность значительно изменить нормальное соотношение потомства 50/50 (самцы/самки). Об этом сообщается в новом исследовании Масаюки Шимады и его коллег из Хиросимского университета, опубликованном 13 августа в журнале PLOS Biology. Исследование проводилось на мышах, но метод, вероятно, будет широко применим и к другим млекопитающим.

Большинство клеток самцов млекопитающих содержат как X-, так и Y-хромосому, но в процессе развития сперматозоидов (сперматогенеза) эти хромосомы разделяются по разным клеткам. В результате отдельный сперматозоид несёт либо одну, либо другую: X-хромосома приводит к рождению дочерей, а Y-хромосома — сыновей.

В отличие от Y-хромосомы, которая несёт очень мало генов, X-хромосома содержит множество генов, некоторые из которых остаются активными в созревающих сперматозоидах. Это различие в экспрессии генов между сперматозоидами, несущими X и Y, даёт теоретическую основу для их различения.

Авторы обнаружили, что почти 500 генов активны только в X-несущих сперматозоидах, из которых 18 генов кодируют рецепторы. Из-за их функции реагировать на стимулы лигандами они стали хорошими кандидатами для манипулирования сперматозоидами. Учёные сосредоточились на паре рецепторов Toll-like receptor 7 и 8 (TLR7/8) и обнаружили, что химическое вещество, связывающееся с этими рецепторами, замедляет подвижность сперматозоидов, не нарушая их способности к оплодотворению или жизнеспособности. Они показали, что эффект обусловлен нарушением выработки энергии внутри сперматозоида и может быть обращён вспять при удалении химического вещества из среды.

Обработка спермы мышей этим X-замедляющим химическим веществом с последующим экстракорпоральным оплодотворением (ЭКО) с использованием самых быстрых «пловцов» привела к получению помётов, на 90% состоящих из самцов. Когда вместо этого использовались более медленные сперматозоиды, помёты состояли на 81% из самок.

Существуют и другие методы разделения X- и Y-сперматозоидов, но они громоздки, дороги и сопряжены с риском повреждения ДНК сперматозоидов. Метод, разработанный авторами, может значительно упростить выбор пола как для ЭКО, так и для искусственного осеменения. Такие техники широко используются в сельскохозяйственном животноводстве, а также в вспомогательной репродукции человека.

«Дифференциальная экспрессия генов рецепторов двумя половыми хромосомами обеспечивает основу для нового и потенциально очень полезного метода разделения X- и Y-сперматозоидов, и мы уже успешно применили этот метод для селективного получения самцов или самок у крупного рогатого скота и свиней», — сказал Шимада. «Тем не менее, использование этого метода в репродуктивных технологиях человека на данный момент носит умозрительный характер и связано со значительными этическими проблемами, на которые не влияет полезность этой новой техники».