Американские генетики и ветеринары опробовали создание мутантных стерильных сельскохозяйственных животных для того, чтобы в дальнейшем пересаживать таким свиньям, козлам и быкам сперматогенные клетки от самцов с ценными качествами и делать из них «суррогатных отцов». Для этого ученым пришлось клонировать животных, а также редактировать эмбрионы при помощи CRISPR для выключения в них гена NANOS2. Результаты экспериментов описаны в статье в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Трансплантация сперматогенных стволовых клеток в семенники может быть востребована в медицине, например, таким способом теоретически можно вернуть фертильность мужчине после лучевой терапии рака (такая возможность уже была показана на обезьянах). Еще больше в этой технологии заинтересовано животноводство — при помощи пересадки материала от ценного самца-производителя в здоровые семенники стерильных самцов можно значительно увеличить количество потомства, обладающего заданными качествами.

Выведение «суррогатных отцов» сталкивается с двумя основными проблемами. Первая — собственно, пересадка клеток. Исследования на мышах показали, что в семенниках существует небольшая популяция предшественников сперматозоидов (сперматогониев), которые после выделения можно превратить в зрелые функциональные сперматозоиды. В экспериментах на мышиных моделях было подтверждено, что такие клетки действительно можно пересаживать, однако работает ли это на крупных сельскохозяйственных животных, было непонятно.

Вторая проблема касается стерилизации потенциальных реципиентов стволовых клеток. Их собственное семя должно быть полностью уничтожено, чтобы избежать конкуренции с материалом донора, при этом репродуктивная система должна нормально функционировать. В экспериментальных моделях это решалось локальным облучением семенников или химической стерилизацией препаратом бусульфаном. Однако эти методы приводят к накоплению мутаций в клетках репродуктивной системы, к тому же не гарантируют стопроцентной стерильности.

Исследователи из Центра репродуктивной биологии университета Вашингтона под руководством Йона Отли (Jon Oatley) попробовали решить проблему стерильности реципиентов путем создания трансгенных животных с мутацией в гене NANOS2. Этот ген играет ключевую роль в дифференциации половых клеток по мужскому типу, и при его выключении сперматозоиды не формируются.

Первый раунд экспериментов ученые провели на мышах, с уже готовой линией животных с выключенным NANOS2. Поддерживать такую линию в лаборатории можно благодаря тому, что стерильны только самцы с выключенными обеими копиями гена, а гетерозиготные самцы и самки сохраняют фертильность. Белым стерильным мышам месячного возраста успешно пересадили стволовые сперматогонии от доноров с черной шерстью, и подтвердили, что эта операция приводит к восстановлению фертильности, и что потомство на сто процентов несет генетический материал доноров. При этом у реципиентов не возникло иммунного отторжения донорского материала, о котором ранее беспокоились ученые.