Долли была клонирована с использованием техники «переноса ядра соматической клетки», когда ядро ??взрослой клетки переносится в неоплодотворенную яйцеклетку, ядро ??которой удалено, а затем подвергается электрошоку, чтобы начать рост клетки. Затем эмбрионы передаются матерям-реципиентам, которые несут клоны до рождения.Клонирование крупного рогатого скота — важная с точки зрения сельского хозяйства технология, которую можно использовать для изучения развития млекопитающих, но вероятность успеха остается низкой: обычно менее 10 процентов клонированных животных доживают до рождения.
Большинство потерь связано с гибелью эмбриона, неудачей во время процесса имплантации или развитием дефектной плаценты.Секвенирование РНК подчеркивает проблемы с экспрессией генов в клонахВ исследовании, опубликованном 8 декабря в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, Харрис Левин, профессор кафедры эволюции и экологии Калифорнийского университета в Дэвисе, и его коллеги из Франции и США использовали секвенирование РНК для изучения экспрессии генов у клонированных коров. во время имплантации, чтобы лучше понять молекулярные механизмы, которые приводят к высокому уровню несостоятельности беременности для клонов. Это исследование является кульминацией 12-летнего сотрудничества и сочетает в себе опыт французской команды в области клонирования и репродуктивной биологии с опытом американской команды в области функциональной геномики.
«Наша работа решала фундаментальные вопросы, касающиеся процесса клонирования», — сказал Левин.«Исследование привело к переопределению нашего понимания того, как ядерное репрограммирование влияет на экспрессию генов во внеэмбриональных тканях клонированных эмбрионов крупного рогатого скота, а также на изысканную связь между клонами и их матерями-реципиентами».
«Большой объем данных, полученных в результате нашего сотрудничества, проливает свет на механизмы, которые объясняют потерю эмбриона при имплантации», — сказал Оливье Сандра, руководитель группы исследования в Национальном институте агрономических исследований во Франции. «Они также дают новое понимание того, как события, происходящие при имплантации, влияют на развитие беременности и формируют постнатальный фенотип потомства как у крупного рогатого скота, так и у других видов млекопитающих».Исследователи изучили ткань клонированных эмбрионов коров, происходящих из одной и той же клеточной линии, на 18 и 34 днях развития, а также соответствующую слизистую оболочку эндометрия беременных коров. Они также изучили неклонированных коров, зачатых с помощью искусственного оплодотворения.
Используя секвенирование РНК, исследователи обнаружили несколько генов, аномальная экспрессия которых может привести к высокому уровню гибели клонированных эмбрионов, включая невозможность имплантации в матку и неспособность развить нормальную плаценту. Глядя на экстраэмбриональную ткань клонированных коров на 18-й день, исследователи обнаружили аномалии в экспрессии более 5000 генов.
Уроки генома мышиКогда они сравнили результаты с базой данных Mouse Genomic Informatics Knockout, они обнаружили 123 гена, которые соответствовали функциональной аннотации аномальной морфологии экстраэмбриональной ткани, 121 связаны с эмбриональной летальностью и 14 — с аномальной имплантацией эмбриона.Однако к 34-му дню развития характер экспрессии генов был намного больше похож на контрольных коров, полученных в результате искусственного осеменения, что позволяет предположить, что эти выжившие клоны смогли имплантироваться в матку и начать формировать плаценту. Эти результаты показывают, что большие потери клонированных коров перед имплантацией, вероятно, являются результатом проблем с критическими генами развития во внеэмбриональной ткани.
Исследование также выявило другие точки потенциального сбоя клонов, включая проблемы с гормональной передачей сигналов между развивающимся клонированным эмбрионом и беременной коровой. Например, исследование обнаружило подавление активности генов, участвующих в тау-интерфероне, главном сигнале распознавания беременности.
Клоны также оказали влияние на экспрессию генов самих стельных коров; на 34-й день в некоторых тканях матки была обнаружена совершенно другая экспрессия генов, что могло повлиять на плаценту.«Наши данные подтверждают, что взаимодействие между маткой и внеэмбриональными тканями имеет решающее значение во время имплантации, что делает этот шаг серьезным препятствием для прогрессирования беременности», — сказала Сандра.
«Теперь мы понимаем, почему клоны терпят неудачу, что может привести к улучшениям в процессе клонирования животных», — сказал Левин. Но он предупредил: «Наши открытия также подтверждают необходимость строгого запрета на клонирование человека в любых целях».
«Удивительно, что этот процесс вообще работает, демонстрируя огромную пластичность, с которой развивающиеся животные должны адаптироваться к экстремальным условиям», — сказал Левин.