Серендипити выявила половую предвзятость в развитии эмбрионов

Новое опубликованное исследование Колледжа ветеринарной медицины показывает, что повышенный уровень геномной нестабильности может оказаться смертельным для эмбрионов женского пола у мышей.

В статье старший автор и профессор генетики Джон Шименти обнаружил, что при повреждении ДНК в процессе её репликации в эмбрионе воспалительный ответ клетки с гораздо большей вероятностью оказывается летальным для эмбрионов женского пола, которые не имеют внутренней защиты тестостерона, как эмбрионы мужского пола.

«Мы исключили другие потенциальные факторы, — сказал Шименти. — Именно противовоспалительные эффекты экзогенного или эндогенного тестостерона защищали эмбрионов мужского пола». Когда исследователи применяли тестостерон и другие противовоспалительные средства, такие как ибупрофен, к эмбрионам женского пола, те выживали после воспалительного ответа.

Статья «Female-Biased Embryonic Death From Inflammation Induced by Genomic Instability» опубликована 20 февраля в Nature. Постдокторант Адриан Макнейрн и Чен-Хуа Чуанг, Ph.D. '11, являются соавторами.

Лаборатория Шименти изначально ставила целью обнаружить мутации в генах, вызывающие повышенную геномную нестабильность, с конечной целью идентификации новых супрессоров опухолей. Они действительно выделили линии мышей с фенотипами предрасположенности к раку из-за дефектов репарации ДНК или репликации, оба из которых вызывают геномную нестабильность. Лаборатория также обнаружила мышей с бесплодием из-за дефектов мейоза или развития половых клеток.

Работая с одной из линий, обладающей вызывающей рак мутацией ДНК, Макнейрн и Чуанг заметили, что у них рождается больше самцов, чем самок-мутантов. Они продолжили эту линию исследования для данной статьи. Шименти описал это как неожиданное развитие. «Это показывает, что серендипити по-прежнему играет важную роль в науке», — сказал он.

Это исследование иллюстрирует важность растущего признания того, что мужчины и женщины не имеют идентичной биологии. «Если вы игнорируете пол в исследовании любого рода, вы не получаете полную картину», — сказал Шименти.

Эмбриональное развитие — это период быстрой клеточной пролиферации. По мере роста эмбриональная клетка должна реплицировать свою ДНК и создавать копии всех хромосом, что составляет примерно 3 миллиарда строительных блоков.

Если в этом процессе больше дефектов, чем обычно — если геном нестабилен — фрагмент ядерной ДНК может оказаться в цитоплазме клетки. Клетка интерпретирует это как чужеродную угрозу и запускает воспалительный ответ, который оказывается летальным для эмбрионов женского пола.

Ученые исследовали геномную нестабильность в культурах клеток и исследованиях рака из-за её связи с инициацией и ростом опухоли. В то время как большая часть этой работы выполняется на базовом уровне для понимания её фундаментальных механизмов, именно исследования Шименти на целых животных привели к этому открытию.

«Работа с целым животным — это совсем другая история, чем работа с клетками в чашке Петри, — сказал Шименти. — Это намного сложнее, но отражает комплексное влияние физиологии животного».

Шименти считает, что их выводы заставят исследователей пересмотреть прошлые записи, в которых они имели дело с подобными мутациями, чтобы учесть половую предвзятость.

«В будущей работе мы хотели бы изучить, почему именно эти эмбрионы женского пола умирают, какие клетки и ткани являются виновниками и, в конечном итоге, выяснить, происходит ли это и у людей», — сказал он.