Развенчан новый метод отбора спермы по полу
В 2019 году группа исследователей из Японии опубликовала работу, обещавшую революцию в отборе сперматозоидов по полу для учёных, фермеров и, возможно, даже для лечения бесплодия у людей.
Метод был основан на генах Toll-подобных рецепторов 7 и 8 (TLR7/8). Эти гены расположены на X-хромосоме, что делало их перспективной мишенью для химической активации с целью отбора спермы, применимого на фермах.
Пол определяется набором хромосом: самки имеют две X-хромосомы, самцы — одну X и одну Y. X-хромосома содержит на сотни генов больше, чем Y. Учёные предположили, что, воздействуя на уникальные гены X-хромосомы, можно создать более быстрый, эффективный, удобный и дешёвый метод отбора.
Однако, как показала новая работа аспиранта Руйфэна (Рэя) Чжао и профессора зоотехники Сючунь (Синди) Тянь из Колледжа сельского хозяйства, здравоохранения и природных ресурсов, это не так. Исследование недавно опубликовано в iScience.
«Мы поняли, что в этом нет никакого смысла, — говорит Чжао. — Эти гены могут активироваться определёнными вирусами, и если они есть только в X-сперматозоидах, вирусная инфекция может вызвать серьёзный перекос в соотношении полов».
До разделения на X- и Y-сперматозоиды, в процессе сперматогенеза, они связаны и обмениваются белками и mRNA. Поэтому даже после разделения в отдельные клетки с разным набором ДНК они сохраняют многие общие белки, включая TLR7/8.
«Причина, по которой сперматозоиды связаны до самого момента высвобождения, в том, что природа и эволюция хотели скрыть разницу между X и Y, — объясняет Тянь. — Так обеспечивается баланс полов в будущих поколениях. Даже дисбаланс в 1–2% может быть разрушительным для вида».
Чжао и Тянь опровергли метод, предложенный в статье 2019 года, используя образцы спермы мыши, крупного рогатого скота и человека. Они обнаружили, что TLR7/8 присутствуют в равных пропорциях в X- и Y-сперматозоидах.
«В научных открытиях могут быть ошибки, — говорит Тянь. — Мы считаем, что это одна из них. Мы увидели то, что показалось нам неверным, и нам нужно было получить данные, чтобы доказать, что это противоречит известной биологии сперматозоидов».
Поскольку природа заинтересована в поддержании сбалансированного соотношения полов и полагается на один ген для его определения, учёным крайне сложно обойти этот естественный процесс.
Существующий метод сортировки спермы, разработанный Министерством сельского хозяйства США (USDA) в 1980-х годах, крайне неэффективен. Он использует разницу в содержании ДНК для отбора X- или Y-сперматозоидов. Однако это заставляет учёных отбраковывать 90% спермы, так как у большинства X- и Y-сперматозоидов содержание ДНК неразличимо. Аппарат для такой сортировки очень дорог, и процедуру можно проводить только в специальных учреждениях.
Возможность отбора по полу важна для сельского хозяйства, так как самцы и самки нужны на разных этапах и для разных типов производства. Например, молочным фермам нужны самки для производства молока, а мясным — самцы, так как они наращивают больше мышечной массы.
Это также важно для научных исследований, когда учёные изучают различия в реакции самок и самцов в эксперименте.
Дешёвый и надёжный метод отбора по полу мог бы применяться даже в процедурах ЭКО у людей.
Несмотря на эту неудачу, поиск лучшего метода продолжается.
«Есть так много вещей, которые мы до сих пор не понимаем, — говорит Чжао. — Предстоит ещё много работы, чтобы понять эти механизмы, и, вероятно, в будущем появится лучшее решение».