С помощью CRISPR-Cas9 можно получить мышей нужного пола

В сельском хозяйстве или научных исследованиях часто возникает ситуация, когда нужны животные определенного пола. От потомства другого пола приходится избавляться. Гораздо этичнее и экономически выгоднее было бы добиться возможности заранее задавать пол производимого животными потомства. Пол потомства крупного рогатого скота можно до определенной степени контролировать путем сортинга сперматозоидов, несущих X- или Y-хромосому. К домашней птице эту технологию применить не получится — у птиц гетерогаметны самки (XZ), а не самцы (XX). Технологий получения лабораторных мышей определенного пола также не существовало до сих пор.

Ученые из Великобритании впервые разработали метод, позволяющий контролировать пол потомства у млекопитающих. В работе, опубликованной в Nature Communications, им удалось достичь 100% специфичности по полу потомства для лабораторных мышей.

Они применили технологию CRISPR-Cas9, направленную на создание летальной мутации у ранних эмбрионов нежелательного пола. В качестве мишени был выбран ген топоизомеразы 1 (Top1). Ранее было показано, что нарушение функции этого гена приводит к летальному исходу у эмбриона на стадии 4–16 клеток. В X- или Y-хромосому самца (в зависимости от желаемого пола потомства) вводится ген белка Cas9, а используемые самки содержат в аутосоме последовательность гидовой РНК к гену Top1 в гомозиготе. При скрещивании те эмбрионы, которые получили копии обоих компонентов системы CRISPR-Cas9, теряют функциональный ген Top1 и погибают на ранних стадиях эмбриогенеза. У выжившего потомства при этом сохраняется экспрессия гидовой РНК, но не эндонуклеазы Cas9.

Потомство таких мышей в 100% случаев было желаемого пола. При скрещивании самок, несущих последовательность гидовой РНК, с самцами с геном Cas9 в X-хромосоме было получено 130 самцов в 36 пометах; с самцами с геном Cas9 в Y-хромосоме — 120 самок в 36 пометах. Размер помета при этом составил 61–72% по сравнению с контролем вместо ожидаемых 50%. Видимо, за счет очень ранней летальности у эмбрионов нежелательного пола, большее число выживших эмбрионов нужного пола имеет шанс получить ресурсы для дальнейшего развития. Это значит, что для получения такого же числа животных определенного пола, что и животных любого пола в контроле, нужно меньше родителей, чем предполагалось.

Технические сложности в применении этого метода заключаются в создании и поддержании чистых линий животных определенных генотипов. Однако эти сложности довольно легко преодолеть при современном уровне развития генетических технологий.

Авторы рассмотрели и возможные этические проблемы. Они отметили, что риск использования этой технологии в отношении, например, людей практически сведен к нулю, так как оба родителя должны быть носителями определенных генотипов. В отношении же животных, задействованных в науке и сельском хозяйстве, технология кажется очень привлекательной, так как исчезает необходимость отбраковки животных нежелательного пола после рождения.