Обратимость мужского контрацептивного препарата подтверждена на мышах

Разработки новых методов контрацепции для мужчин ведутся давно, но пока широкого применения они не получили. Один из подходов — обратимо затормозить процесс сперматогенеза, вмешавшись в него на одной из основных стадий (сперматогониальная, мейотическая и спермиогенная), чтобы не затронуть пул сперматогониальных стволовых клеток. Инновации в сферах геномики и транскриптомики единичных клеток позволили картировать эти стадии с высоким разрешением. Но выбор мишени для вмешательства остается сложной задачей, ведь важно и не повредить пул стволовых клеток, и обеспечить надежную защиту.

В 2012 году было показано, что ингибитор семенник-специфичного бромодоменсодержащего белка BRDT (JQ1) вызывает обратимую потерю фертильности у мышей. Новое исследование авторов из США построено на предыдущей работе — они оценили молекулярные последствия временного подавления мейоза, используя JQ1 в качестве пробы.

Самцам мышей DBA/2J вводили JQ1 внутрибрюшинно ежедневно в течение трех недель. Их состояние анализировали сразу после завершения курса или через шесть недель восстановления. Масса яичек и количество сперматозоидов снизились под действием JQ1, но восстановились через шесть недель.

РНК-секвенирование единичных клеток яичек показало, что под действием JQ1 зародышевые клетки нормально проходили мейоз до стадии гаплоидных сперматид, но не смогли образовать зрелые сперматозоиды. Это согласуется с известным контрацептивным эффектом ингибирования BRDT. Гистологический анализ показал ту же картину. Уровень апоптоза был немного повышен.

Параллельный анализ клеток почки и печени показал, что JQ1 вызывал лишь минимальные, обратимые транскрипционные изменения в негонадальных тканях и сохранял нормальную гистологическую структуру в обоих органах. Морфология тканей и генная экспрессия были нормальными после периода восстановления. Также после восстановления в семенниках наблюдался полный набор стадий сперматогенеза как по данным секвенирования РНК единичных клеток, так и по гистологическим данным, при нормальных показателях апоптоза.

Авторы показали, что под действием JQ1 не происходил переход сперматид в сперматозоиды. Также не происходила массовая активация транскрипции генов в пахитене. Поскольку транскрипция на стадии пахитены в значительной степени формирует пул мРНК, необходимый для последующего ремоделирования, ее подавление приводит к последующей потере гаплоидных клеток. Появляются аномальные сперматозоиды.

JQ1 влиял на экспрессию 3195 генов, включая ключевые гены ремоделирования хроматина во время мейоза, такие как Smarca5, и гены, определяющие структуру сперматозоидов, такие как Tnp1/2 и Prm1/2. Среди них — 46 генов в сперматидах и 16 в сперматоцитах, промоторы которых связывает BRDT. Многие гены, промоторы которых не связывали BRDT, экспрессировались на прежнем уровне, так что воздействие на транскрипцию было специфичным.

После периода восстановления процессы, происходящие в яичках, нормализовались. Так, нормализовалась экспрессия 98,5% дифференциально экспресированных генов сперматогоний, 73,4% сперматоцитов, 95,4% сперматид и 95,8% сперматозоидов, что указывает на обратимость почти всех связанных с вмешательством транскрипционных нарушений. Некоторые гены оставалось дифференциально экспрессированными. Обычно это были гены, участвующие в окислительном фосфорилировании, митохондриальной локализации и процессах, связанных с оплодотворением. Это согласуется с умеренным, но измеримым увеличением количества сперматозоидов с аномальной морфологией у самцов после периода восстановления по сравнению с контролями, никогда не получавшими JQ1. В первом после прекращения JQ1 помете у мышей было меньше мышат, но в последующих все приходило в норму.

У самцов через 30 недель после прекращения воздействия JQ1 и у потомков мышей, получавших JQ1, масса яичек, количество и морфология сперматозоидов были в норме. Число апоптотических клеток не было повышено. Дополнительный анализ показал, что таргетирование мейоза не должно повысить число анеуплоидий.

По мнению авторов, восстановление репродуктивной функции мышей после прекращения воздействия JQ1 свидетельствует о том, что на мейоз можно фармакологически влиять без ущерба для долгосрочного репродуктивного здоровья.

Кандидатное противозачаточное средство для мужчин испытали на мышах