Дело в том, что в половых железах самцов многих животных, в том числе и рыб, находятся сперматогониальные клетки. В результате деления они образуют сперматоциты, которые при созревании превращаются в сперматозоиды.
Однако так себя ведут не все клетки. Сперматогониальные стволовые клетки, или сперматогонии типа А, не доходят до стадии сперматоцита. Вместо этого они при делении образуют новые сперматогонии или вовсе не делятся, оставаясь в спящем состоянии и формируя резерв сперматогониальных клеток.
Первые успешные эксперименты по пересадке сперматогониальных клеток от одного самца к другому прошли еще в 1994 году на мышах. Бесплодный изначально самец, получив чужие сперматогонии, смог дать жизнеспособное потомство. Позже на приматах удалось добиться успехов при пересадке сперматогоний типа А. В настоящее время рассматривается использование основанной на пересадке сперматогоний типа А терапии для мужчин, столкнувшихся с бесплодием после лечения от рака.
Но у этой технологии могут быть и иные сферы применения.
Ранее подобные эксперименты проводились с представителями разных видов одного рода, но работа с представителями разных родов пока была не слишком успешной.
Для эксперимента исследователи выбрали карпов вида Gobiocyprisrarus, которые водятся лишь в китайской провинции Сычуань, и популярных в качестве модельных организмов рыбок данио-рерио (Daniorerio). Оба вида относятся к семейству карповых, но к разным родам.
Исследователи получили сперматогониальные клетки из семенников Gobiocyprisrarusи генетически изменили их, отключив гены, регулирующие дифференцировку клеток. После этого сперматогонии пересадили в семенники зародышей данио-рерио. Там они по мере взросления рыб смогли успешно развиться в полноценные сперматозоиды. Ученые использовали их, чтобы попытаться оплодотворить самок данио-рерио и Gobiocypris rarus.
Интересно следующее: хотя сперматозоиды подходили для оплодотворения лишь последних, по морфологическим свойствам и особенностям перемещения они напоминали скорее сперматозоиды данио-рерио. Анализ РНК показал, что гены данио-рерио действительно влияют на развитие пересаженных сперматозоидов.
Кроме того, пересаженные сперматогонии созревали быстрее – у Gobiocyprisrarus для этого требуется около четырех месяцев, но в организме данио-рерио оказалось достаточно трех.
Пока неясно, способен ли организм реципиента повлиять на геном половых клеток донора, отмечают исследователи. Также в будущем предстоит найти эффективный способ аналогичной пересадки яйцеклеток. Пока это затруднительно из-за того, что в случае рыб для развития яйцеклеток необходимы белки, синтезируемые печенью матери. Этот вопрос планируется решить модификацией генома.
В перспективе технология позволит не только сохранять редкие виды, но и более эффективно разводить промысловых рыб. Этому способствует, в частности, возможность сократить сроки созревания сперматозоидов, как в случае с данио-рерио. Дальнейшая работа в этой области, вполне возможно, позволит использовать аналогичный подход и в скотоводстве.
