Биологи получили химерную мышь с хромосомой из хвоста замороженной крысы

Компания Colossal Biosciences со своим «воскрешением» вымерших видов рискует остаться позади. Японские ученые совершили схожий прорыв — несколько в ином направлении, но куда более реальный — воскресили отдельную хромосому давно умершей крысы.

Захватывающие результаты нового исследования приведены на страницах Scientific Reports. Экспериментаторы перенесли хромосому крысы, пролежавшей в глубокой заморозке больше года, в живые мышиные клетки, и получили целых мышей, некоторые клетки которых содержали эту дополнительную крысиную хромосому.

«Как только мы отработаем методику, начнем испытывать ее на клетках слона. Если удастся внедрить хромосомы слона в мышиные эмбриональные стволовые клетки, мы обязательно попробуем сделать то же самое с мамонтами», — обещает профессор Терухико Вакаяма из Университета Яманаси в Кофу, руководивший исследованием.

Непосредственная цель группы — изучение активности генов вымерших животных внутри живых. Это может дать гораздо больше информации, чем простой анализ генетических последовательностей. Кроме того, работа способна помочь в сохранении видов и попытках их возвращения. Например, сохранились замороженные ткани чернолицей гавайской цветочницы — птицы, вымершей в 2004 году. Но одна особенность птичьей физиологии не позволяет просто клонировать ее.

Как это делается

Геномы животных разбиты на фрагменты — хромосомы. Когда клетки делятся, длинные нити ДНК плотно сворачиваются в знакомую нам из учебников форму буквы X (только у большинства млекопитающих она несимметричная). Такие конденсированные хромосомы можно сделать видимыми в живых клетках, не повреждая их, — например, добавив красящие вещества к антителам, которые связываются с белками, «намотанными» на ДНК.

Метод Вакаямы заключается в следующем: из клетки извлекают ядро и вводят его в яйцеклетку, чтобы запустить конденсацию хромосом. Это похоже на технику переноса ядра, используемую в клонировании. Биолог был первым, кто получил клон мыши этим способом вскоре после рождения овечки Долли.

Затем в яйцеклетку с добавленным ядром вводят ферменты, помогающие разделить хромосомы. С помощью микроскопической полой иглы извлекают одну хромосому и вводят ее во вторую яйцеклетку. Если эта яйцеклетка разовьется в эмбрион, все его клетки (которые называются эмбриональными стволовыми клетками) будут содержать добавленную хромосому.

Отработав методику на добавлении лишних мышиных хромосом, Вакаяма попробовал то же самое с крысами, которые были генетически модифицированы так, чтобы светиться зеленым. Он взял клетки крови из хвоста одной из таких крыс, пролежавшей в глубокой заморозке больше года, и получил мышиные эмбриональные стволовые клетки с генетически модифицированной крысиной хромосомой.

Эти клетки ввели в обычные мышиные эмбрионы и имплантировали их самкам мышей. В результате родились химерные животные, в части клеток которых присутствует крысиная хромосома. Внешне они выглядят как обычные мыши, но под ультрафиолетом некоторые их клетки светятся зеленым — так же, как клетки исходной крысы.

Вырастить мышей, у которых все клетки содержали бы дополнительную крысиную хромосому, пока не удалось. Кроме того, методика работает только с 9-й хромосомой крысы — если добавить другие хромосомы, яйцеклетки не развиваются в эмбрионы. «Сейчас мы пробуем разные способы повысить успешность», — говорит профессор.

Возможно, активность генов в других крысиных хромосомах как-то мешает развитию эмбриона. Если это так, придется пробовать инактивировать гены в добавленной хромосоме — примерно так же, как у самок млекопитающих инактивируется одна из двух X-хромосом. Но Вакаяма надеется, что до этого не дойдет.

Что дальше

Его команда уже получила от зоопарка образцы замороженных тканей слона для опытов. Исследователи также ведут переговоры с группой, которой удалось извлечь и изучить клеточные ядра 28-тысячелетнего мамонта по кличке Юка.

Пытаться клонировать мамонта из этих клеток бессмысленно — повреждений ДНК слишком много. Но Вакаяма надеется, что извлечь отдельные хромосомы все же получится — а значит, их можно будет изучать в живых клетках.

«Даже одна-единственная удачная пересадка — это очень крутое начало. Для воробьинообразных эта работа может иметь огромную ценность», — считает Бен Новак из американской некоммерческой организации Revive & Restore, занимающейся сохранением дикой природы.

Дело в том, что у воробьинообразных (а этот отряд включает, ни много ни мало, больше половины всех видов птиц) в соматических клетках не хватает одной хромосомы — она теряется на ранних стадиях эмбриогенеза.

Вышеупомянутой гавайской пооули это тоже касается. Поскольку в заморозке сохранились только ткани самца, для ее воскрешения потребовалось бы добавить две хромосомы от близкородственных видов — ту, что есть только в половых клетках, и W-хромосому, которая бывает только у самок птиц. «Это привело бы к появлению частичных гибридов, — поясняет Новак, — но позволило бы вернуть вид».

Вакаяма — не первый, кто создал живых животных с дополнительными хромосомами. В 2022 году другая японская группа получила крыс с добавленной 21-й хромосомой человека, чтобы изучать синдром Дауна. Однако тот метод требовал обширных генетических модификаций, для задач сохранения видов нежелательных или просто невозможных.