По данным нового исследования, проведенного Масаюки Симада (Masayuki Shimada) из Университета Хиросимы (Hiroshima University), простая, обратимая химическая обработка может отделить сперматозоиды, несущие Х- хромосому, от сперматозоидов, несущих Y-хромосому, что позволяет резко изменить соотношение мужского и женского пола. Результаты исследования опубликованы в научном журнале PLOS Biology.
Актуальность проблемы
Большинство половых клеток самцов млекопитающих содержат хромосомы X и Y, но во время развития сперматозоидов (сперматогенеза) хромосомы X и Y разделяются на разные клетки, так что отдельные сперматозоиды несут одну или другую хромосому, причем Х-хромосома предполагает зачатие девочек, а Y-мальчиков.
Существуют технологии, которые можно использовать для разделения сперматозоидов X и Y, но они громоздкие, дорогостоящие и могут повредить ДНК спермы. Технология, разработанная учеными, может значительно упростить выбор пола при экстракорпоральном оплодотворении или при искусственном оплодотворении. Такие методы широко используются в области разведения сельскохозяйственных животных, а также при искусственном размножении.
Материалы и методы обследования
Исследование было проведено на мышах, но метод, вероятно, будет широко применим и к другим млекопитающим.
Результаты научной работы
В отличие от Y-хромосомы, в которой меньше генов, X-хромосома несет большее количество генов, некоторые из которых остаются активными в созревающих сперматозоидах. Это различие в экспрессии генов между сперматозоидами обеспечивает теоретическую основу для их различия. Ученые обнаружили, что почти 500 генов активны только в сперматозоидах, несущих Х-хромосому, из которых 18 генов кодируют рецепторы. Ученые сосредоточились на паре рецепторов, называемых Toll-подобными рецепторами 7 и 8 (TLR7 / 8), и обнаружили, что химическое вещество, связанное с рецепторами, замедляет подвижность сперматозоидов, не нарушая их способность к оплодотворению и жизнеспособность. Результаты исследования показали, что эффект связан с нарушением выработки энергии внутри сперматозоида и может быть отменен путем удаления химического вещества из среды. Обработка сперматозоидов мыши этим химическим замедлителем с последующим оплодотворением in vitro привела к рождению потомства, в котором 90% были самцами. Когда были использованы медленные сперматозоиды, потомство состояло на 81% из самок.
«Дифференциальная экспрессия рецепторных генов в двух половых хромосомах обеспечивает основу для нового метода разделения сперматозоидов X и Y, и мы уже добились успеха в избирательном производстве самцов или самок крупного рогатого скота и свиней этим методом», — объясняет Симада. «Тем не менее, использование этого метода в репродуктивной технологии человека в настоящее время носит спекулятивный характер и связано с существенными этическими проблемами, не зависящими от использования этой технологии».
Авторы другого исследования утверждают, что одна из причин мужского бесплодия кроется в Y-хромосоме.
