Почему большинство клонов погибает: исследование генов коров
Спустя 20 лет после успешного клонирования овцы Долли в Шотландии, клонирование млекопитающих остаётся сложной задачей. Новое исследование экспрессии генов в развивающихся клонах, проведённое учёными из США и Франции, показывает, почему большинство клонированных эмбрионов, вероятно, погибает.
Клонирование крупного рогатого скота — важная сельскохозяйственная технология, но её успешность остаётся низкой: обычно выживает менее 10 процентов клонированных животных. Основные потери происходят из-за гибели эмбриона, неудачи при имплантации или развития дефектной плаценты.
RNA-секвенирование выявляет проблемы с экспрессией генов у клонов
В исследовании, опубликованном 8 декабря в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, команда под руководством профессора Харриса Левина (Калифорнийский университет в Дэвисе) использовала RNA-секвенирование для изучения экспрессии генов у клонированных коров во время имплантации. Цель — понять молекулярные механизмы, ведущие к высокой частоте неудач беременности у клонов.
Учёные исследовали ткани клонированных эмбрионов коров (все из одной клеточной линии) на 18-й и 34-й день развития, а также соответствующий эндометрий беременных коров. Для сравнения использовались не клонированные коровы, зачатые с помощью искусственного осеменения.
С помощью RNA-секвенирования исследователи обнаружили множество генов, чья аномальная экспрессия может приводить к высокой смертности клонированных эмбрионов. В экстраэмбриональной ткани клонов на 18-й день были выявлены аномалии в экспрессии более 5000 генов.
Сравнение с базой данных мышиного генома
Сравнив результаты с базой данных Mouse Genomic Informatics Knockout, учёные обнаружили:
- 123 гена, связанных с аномальной морфологией экстраэмбриональной ткани.
- 121 ген, ассоциированный с эмбриональной летальностью.
- 14 генов, связанных с аномальной имплантацией эмбриона.
К 34-му дню развития картина экспрессии генов у выживших клонов стала гораздо больше похожа на контрольную группу. Это говорит о том, что эти эмбрионы смогли имплантироваться в матку и начать формировать плаценту. Результаты указывают, что большие потери клонированных эмбрионов до имплантации, вероятно, вызваны проблемами с критическими генами развития в экстраэмбриональной ткани.
Исследование также выявило другие потенциальные причины неудач, включая проблемы с гормональной сигнализацией между развивающимся клонированным эмбрионом и беременной коровой. Например, была обнаружена down-регуляция генов, вовлечённых в выработку интерферона тау — ключевого сигнала распознавания беременности. Клоны также влияли на экспрессию генов у самих беременных коров.
«Наши данные подтверждают, что взаимодействие между маткой и экстраэмбриональными тканями критически важно во время имплантации, делая этот этап главным препятствием для развития беременности», — отметил Оливье Сандра, руководитель группы исследования из Национального института агрономических исследований Франции.
«Теперь мы понимаем, почему клоны погибают, что может привести к совершенствованию процесса клонирования животных», — сказал Харрис Левин. Однако он предупредил: «Наши открытия также укрепляют необходимость строгого запрета на клонирование человека для любых целей».