CRISPR-технология редактирования генома помогает манипулировать полом потомства у мышей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Технология получения потомства нужного пола важна для многих отраслей сельского хозяйства и научных исследований, где имеется потребность в животных преимущественно одного пола, так как позволяет снизить расходы и решить этические проблемы, связанные с избавлением от нежелательных потомков. Манипулировать полом потомства у некоторых видов животных с наружным оплодотворением можно путем изменения температуры или кислотности среды, в которой происходит оплодотворение. Однако эти способы не подходят для организмов, у которых пол определяется набором половых хромосом, например млекопитающих. В этом случае могут помочь методы генетической селекции с использованием технологий редактирования генома, таких как CRISPR-Cas9. В настоящем обзоре будут рассмотрены результаты трех недавних исследований, проведенных на лабораторных мышах, где были представлены различные подходы для получения пометов только из самцов или самок.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Ю. Кулибин

Институт биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: Kulibin.A.BKRJ@gmail.com
Россия, Москва, 119334, ул. Вавилова, 26

Список литературы

  1. Астауров Борис Львович (1904–1974) // Выдающиеся ученые Института. Виртуальный музей Института биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН. http://museum.idbras.ru/?show=content32
  2. Rath D., Tiedemann D., Gamrad L., Johnson L.A. et al. Sex-sorted boar sperm — an update on related production methods. // Reproduction in domestic animals. 2015. Vol.50, Suppl 2. P. 56–60.
  3. Yin L., Maddison L.A., Li M., Kara N. et al. Multiplex conditional mutagenesis using transgenic expression of Cas9 and sgRNAs. // Genetics. 2015. Vol.200, № 2. P. 431–441.
  4. Galizi R., Hammond A., Kyrou K., Taxiarchi C. et al. A CRISPR-Cas9 sex-ratio distortion system for genetic control. // Sci. Rep. 2016. Vol.6. P. 31139.
  5. Zhang Z., Niu B., Ji D., Li M. et al. Silkworm genetic sexing through W chromosome-linked, targeted gene integration. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2018. Vol.115, № 35. P. 8752–8756.
  6. Fasulo B., Meccariello A., Morgan M., Borufka C., Papathanos P.A., Windbichler N. A fly model establishes distinct mechanisms for synthetic CRISPR/Cas9 sex distorters. // PLoS Genet. 2020. Vol.16, № 3. P.e1008647.
  7. Yosef I., Edry-Botzer L., Globus R., Shlomovitz I. et al. A genetic system for biasing the sex ratio in mice. // EMBO Rep. 2019. Vol.20, № 8. P.e48269.
  8. Ran F., Hsu P., Wright J. et al. Genome engineering using the CRISPR-Cas9 system. // Nat. Protoc. 2013. Vol.8. P. 2281–2308.
  9. Douglas, C., Maciulyte, V., Zohren, J. et al. CRISPR-Cas9 effectors facilitate generation of single-sex litters and sex-specific phenotypes. // Nat. Commun. 2021. Vol.12. P. 6926.
  10. Morham S.G., Kluckman K.D., Voulomanos N., Smithies O. Targeted disruption of the mouse topoisomerase I gene by camptothecin selection. // Mol. Cell Biol. 1996. Vol.16, № 12. P. 6804–6809.
  11. Yosef I., Mahataa T., Chenb Y., Bar-Joseph H. et al. Engineering mice for female-biased progeny without impacting genetic integrity and litter size. (preprint)// bioRxiv. 2024. https://doi.org/10.1101/2023.11.21.568055
  12. McCutcheon S.R., Rohm D., Iglesias N., Gersbach C. A. Epigenome editing technologies for discovery and medicine. // Nature Biotechnology. 2024. Vol.42. P. 1199–1217.
  13. Zheng H., Stratton C.J., Morozumi K., Jin J., Yanagimachi R., Yan W. Lack of Spem1 causes aberrant cytoplasm removal, sperm deformation, and male infertility. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007. Vol.104, № 16. P. 6852–6857.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Схема эксперимента по получению потомства из одних самок по данным работы (Yosef et al., 2019).

Скачать (269KB)
3. Рис. 2. Схемы получения потомства только из самок (А) и только из самцов (Б) по данным статьи (Douglas et al., 2021).

Скачать (498KB)
4. Рис. 3. Схема селекции спермы по половому признаку для получения пометов мышей, состоящих только из одних самок по (Yosef et al., 2024). Все клетки организма трансгенных самцов, в том числе и ранние половые клетки, содержат Y-хромосому и в отсутствие в питьевой воде тетрациклина экспрессируют генетическую конструкцию, подавляющую экспрессию гена Spem1 (синий прямоугольник). Экспрессия Spem1 происходит только в гаплоидных половых клетках, образующихся в результате делений мейоза — особого типа деления, характерного только для развивающихся мужских и женских половых клеток, приводящего к редукции числа хромосом вдвое и образованию гаплоидных гамет. В части гаплоидных гамет, содержащих X-хромосому (сверху) ген Spem1 активен (зеленый прямоугольник), а в тех, что содержат Y-хромосому (снизу), заблокирован (красный прямоугольник). В результате X-содержащие гаметы развиваются нормально, тогда как Y-содержащие гаметы либо погибают, либо становятся аномальными.

Скачать (425KB)

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».