Автор: Арезки Амири. В лаборатории Университета Яманаси одна линия мышей постоянно возвращалась в форме, которая выглядела почти неизменной. Исследователи начали с одной самки-донора и использовали её клетки для создания клона, затем повторяли тот же процесс с клетками клона снова и снова в течение 20 лет.
Животные сохраняли тот же пол и тот же агути-окрас шерсти, что придавало проекту жутковатое ощущение преемственности по мере того, как поколения накапливались.
Они клонировали мышь, затем её клон, затем ещё один её клон в течение 20 лет. Мышь возвращалась в лабораторию в течение 20 лет, поколение за поколением, и поначалу почти ничего не казалось не так, но затем копии начали нести скрытое бремя, которое исследователи больше не могли игнорировать.
Работа продвигалась размеренным темпом. После того, как каждая клонированная мышь достигала возраста примерно 3-х месяцев, команда собирала донорские клетки и производила следующее поколение путём переноса ядра — той же базовой техники, которая когда-то использовалась для овцы Долли.
Примерно 3-4 поколения производились каждый год, превращая то, что могло бы показаться разовым экспериментом, в долгосрочную проверку того, может ли клонирование млекопитающих продолжать самовоспроизводиться без биологических последствий.
Первые результаты мало что говорили о надвигающемся крахе. Исследователи уже сообщали в 2013 году, что первые 25 поколений клонированных мышей выглядели здоровыми, и генетические предупреждающие признаки ещё не были ясны. Это оставило открытым более важный вопрос, который годами оставался в тени эксперимента: может ли серийное клонирование у млекопитающих продолжаться далеко за пределы одного успешного клона?
Клон 26-го поколения
Эксперимент зашёл в тупик. Ответ появился только после того, как грань была значительно расширена.
В новой статье в журнале Nature Communications исследователи сообщили, что рождаемость при серийном клонировании начала снижаться с 27-го поколения, а 58-е поколение стало последним. К тому времени все мыши, клонированные повторно в 58-м поколении, умирали на следующий день, хотя в статье говорится, что предыдущие поколения выглядели нормально и имели нормальную продолжительность жизни.
Терухико Вакаяма, биолог-эмбриолог из Университета Яманаси и старший автор исследования, сказал Reuters: "Никто никогда раньше не продолжал повторное клонирование так долго. В результате мы впервые обнаружили, что повторное клонирование в конечном итоге достигает своих пределов".
Эта грань важна, потому что исследование показало не только то, что может родиться один клон. В ходе исследования проверялась возможность поддержания линии млекопитающих с помощью серийного клонирования на протяжении десятилетий, и результат показал явное ограничение.
Масштаб проекта также помогает объяснить, почему результат имеет такой вес. В статье говорится, что из одной исходной мыши-донора было получено более 1200 клонированных мышей, что делает этот эксперимент одним из самых длительных и исчерпывающих экспериментов по клонированию мышей в истории. То, что выглядело внешне стабильным в течение многих лет, на геномном уровне становилось менее стабильным с каждым раундом копирования.
Какие генетические мутации накапливались с течением времени. Секвенирование генома показало, что повреждения были постепенными, а не драматическими на первый взгляд. С первого по пятое поколение исследователи выявили около 3700 однонуклеотидных вариантов и 80 вставок-делеций, в среднем 69,4 SNV и 1,4 индела на поколение.
Исследование также выявило более масштабные структурные изменения, включая вредные варианты и, у некоторых животных, потерю одной Х-хромосомы, что указывало на нарастание мутаций ДНК внутри линии мышей, которые внешне всё ещё были похожи друг на друга.
Вакаяма сказал Reuters: "Раньше считалось, что клоны идентичны оригиналу, но благодаря этому исследованию стало ясно, что мутации происходят в 3 раза чаще, чем у потомства, рождённого в результате естественного скрещивания".
Эта цитата является одним из наиболее наглядных примеров того, почему это исследование важно: секвенирование генома показало, что клонированные мыши не сохраняли идеальную копию донора. Вместо этого дефекты продолжали передаваться дальше, без генетической перестройки, которая могла бы помочь их устранить.
Исследователи даже описали этот процесс в легко иллюстративных терминах. Агентство Reuters сообщило, что серийное клонирование оказывает эффект, аналогичный многократному копированию изображения на копировальном аппарате, где каждая копия немного ухудшает качество изображения, прежде чем потери накапливаются. Эта аналогия соответствует геномным данным в статье, которые показывают медленное накопление изменений, а не один внезапный сбой.
Снижение фертильности перед последним поколением. Один из наиболее заметных тревожных сигналов наблюдался в процессе размножения. Когда реклонированных самок из предыдущих поколений спаривали с нормальными самцами, размер их помета был аналогичен контрольным показателям, составляя около 10 детенышей у мышей поколения G20, но размер помёта резко снизился у мышей поколений G50 и G55 до 2,8 и 2,2 соответственно, что показывает, что снижение фертильности началось задолго до того, как последнее поколение погибло после рождения.
В том же разделе статьи был представлен показательный контраст. Хотя серийное клонирование не могло продолжаться после 58-го поколения, потомство от клонов поздних поколений всё ещё могло быть получено путем полового размножения, и следующее поколение частично восстановилось, при этом количество детенышей в помете увеличилось до 7,0.
В статье также сообщается, что плаценты внуков были гораздо ближе по размеру к плацентам оплодотворённых эмбрионов, чем к увеличенным плацентам, типичным для клонов, что предполагает, что мейоз и оплодотворение помогли исправить часть накопившихся повреждений.
Вакаяма прямо сформулировал более широкий вывод в Reuters: "Поскольку все эти мутации продолжают накапливаться, млекопитающие не могут поддерживать свой вид посредством клонирования".
Исследование не делает далеко идущих заявлений по каждому варианту использования клонирования, но показывает, что клонирование млекопитающих, по крайней мере, при современных методах переноса ядра, сталкивается с жёстким биологическим пределом, когда одна и та же линия копируется снова и снова. В собственном резюме статьи указано, что 58-е поколение было последним.
Арезки — главный редактор и менеджер проектов, проживающий в Японии и специализирующийся на науке и технологических инновациях. Родом из Алжира, он имеет диплом по иностранным языкам от лицея Замума Мохамеда, степень бакалавра английского языка от университета Мулуд Маммери де Тизи Узу и диплом медсестры от института Бель Эйр в Богни. Объединяя науку, коммуникацию и гуманитарные науки, он исследует, как космические исследования, так и новые технологии формирующие будущее здравоохранения и общества, возглавляя глобальные редакционные проекты в The Daily Galaxy, которые переводят сложные идеи в увлекательные межкультурные истории.
