Многократное клонирование животных быстро разрушает геном - исследование
Развитие технологий клонирования животных заставляет все активнее обсуждать возможность их практического применения — от ускоренного производства мясной продукции до восстановления популяций редких и даже вымерших животных. Однако одним из возможных ограничений для таких подходов может быть то, что при естественном размножении ДНК млекопитающих проходит своеобразное «перепрограммирование» и очищение от эпигенетических меток, тогда как при клонировании этого не происходит в полной мере.
Источник: Новости науки. Иллюстрация создана с помощью нейросети.
МОСКВА, 25 марта. /Новости науки/. Японские молекулярные биологи установили, что последовательное клонирование одного и того же животного приводит к быстрому ухудшению структуры его генома, накоплению летальных мутаций и снижению жизнеспособности. Полученные данные указывают на критически важную роль полового размножения в «очистке» генома от опасных аномалий. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
«Бесполое размножение позволяет многим живым существам быстро и эффективно продолжать свой род, что характерно для многих растений и некоторых низших животных. Другие существа, в том числе млекопитающие, не способны размножаться клональным образом, причины чего не были известны. Для поиска возможных причин этого мы на протяжении двух десятков лет последовательно клонировали одну и ту же мышь», — пишут исследователи.
Как отмечают ученые, развитие технологий клонирования животных заставляет все активнее обсуждать возможность их практического применения — от ускоренного производства мясной продукции до восстановления популяций редких и даже вымерших животных. Однако одним из возможных ограничений для таких подходов может быть то, что при естественном размножении ДНК млекопитающих проходит своеобразное «перепрограммирование» и очищение от эпигенетических меток, тогда как при клонировании этого не происходит в полной мере.
По мнению исследователей, из-за этого при каждом новом цикле клонирования могут накапливаться генетические аномалии и мутации, что со временем должно приводить к падению жизнеспособности животных и ухудшению важных биологических характеристик.
Чтобы проверить эту гипотезу, группа под руководством профессора Университета Яманаси Терухико Вакаямы еще в январе 2005 года начала длительный эксперимент по последовательному клонированию одной и той же мыши на протяжении многих десятков поколений.
Во время каждого цикла ученые отслеживали, как клонирование влияет на жизненные показатели животных, продолжительность их жизни, фертильность и состояние генома. В первых поколениях клоны в целом оставались очень близки к исходной мыши по этим параметрам.
Однако по мере продолжения эксперимента ситуация резко ухудшалась. К 57-му циклу успешность клонирования упала до 0,6%, а сами животные полностью утратили фертильность и жизнеспособность из-за быстрого накопления летальных мутаций в ДНК и других генетических нарушений.
На 58-м цикле исследователи были вынуждены остановить эксперимент, поскольку все появившиеся на свет мыши погибли в первый же день жизни.
При этом ученые обнаружили важную особенность: если скрещивать между собой клонированных мышей из поздних поколений и позволять им размножаться естественным путем, то у их потомства заметно улучшались фертильность и общие показатели жизнеспособности.
По мнению исследователей, это подтверждает, что внутриклеточные механизмы, задействованные при половом размножении, действительно играют ключевую роль в избавлении генома млекопитающих от опасных аномалий.
Как считают биологи, этот вывод необходимо учитывать при поиске возможных практических применений технологий клонирования животных.
«Бесполое размножение позволяет многим живым существам быстро и эффективно продолжать свой род, что характерно для многих растений и некоторых низших животных. Другие существа, в том числе млекопитающие, не способны размножаться клональным образом, причины чего не были известны. Для поиска возможных причин этого мы на протяжении двух десятков лет последовательно клонировали одну и ту же мышь», — пишут исследователи.
Как отмечают ученые, развитие технологий клонирования животных заставляет все активнее обсуждать возможность их практического применения — от ускоренного производства мясной продукции до восстановления популяций редких и даже вымерших животных. Однако одним из возможных ограничений для таких подходов может быть то, что при естественном размножении ДНК млекопитающих проходит своеобразное «перепрограммирование» и очищение от эпигенетических меток, тогда как при клонировании этого не происходит в полной мере.
По мнению исследователей, из-за этого при каждом новом цикле клонирования могут накапливаться генетические аномалии и мутации, что со временем должно приводить к падению жизнеспособности животных и ухудшению важных биологических характеристик.
Чтобы проверить эту гипотезу, группа под руководством профессора Университета Яманаси Терухико Вакаямы еще в январе 2005 года начала длительный эксперимент по последовательному клонированию одной и той же мыши на протяжении многих десятков поколений.
Во время каждого цикла ученые отслеживали, как клонирование влияет на жизненные показатели животных, продолжительность их жизни, фертильность и состояние генома. В первых поколениях клоны в целом оставались очень близки к исходной мыши по этим параметрам.
Однако по мере продолжения эксперимента ситуация резко ухудшалась. К 57-му циклу успешность клонирования упала до 0,6%, а сами животные полностью утратили фертильность и жизнеспособность из-за быстрого накопления летальных мутаций в ДНК и других генетических нарушений.
На 58-м цикле исследователи были вынуждены остановить эксперимент, поскольку все появившиеся на свет мыши погибли в первый же день жизни.
При этом ученые обнаружили важную особенность: если скрещивать между собой клонированных мышей из поздних поколений и позволять им размножаться естественным путем, то у их потомства заметно улучшались фертильность и общие показатели жизнеспособности.
По мнению исследователей, это подтверждает, что внутриклеточные механизмы, задействованные при половом размножении, действительно играют ключевую роль в избавлении генома млекопитающих от опасных аномалий.
Как считают биологи, этот вывод необходимо учитывать при поиске возможных практических применений технологий клонирования животных.