Бесплодие затрагивает около 15 процентов пар во всем мире. Фертильность пары зависит от способности к размножению как самки, так и самца, которая зависит от тысяч генов, работающих должным образом. У мышей-самцов более 1000 генов преимущественно экспрессируются в семенниках, но их конкретные функции при воспроизводстве все еще остаются загадкой. В отчете, опубликованном сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи из Медицинского колледжа Бейлора, Университета Осаки, Университета Оулу и Института Сэнгера Wellcome Trust обнаружили, что 54 гена, обогащенных семенниками мыши, также экспрессируются. у людей не нужны для мужской фертильности.
"Бесплодие – серьезное заболевание, которым страдают примерно 10 процентов мужчин, пытающихся произвести на свет потомство, и многие гены, ответственные за бесплодие у мужчин, остаются неизвестными," сказал соавтор-корреспондент д-р. Мартин М. Мацук, Стюарт А. Стул Уоллеса, Роберт Л. Муди, старший. кафедра, профессор патологии & иммунологии и директор Центра открытия лекарств в Бейлоре.
Знание того, какие гены необходимы для мужской фертильности, – первый шаг к лучшему пониманию генетических изменений, которые приводят к мужскому бесплодию, и разработке стратегий их преодоления. В то же время знание того, какие гены влияют на фертильность, поможет разработать противозачаточные препараты для мужчин, что вызывает все больший интерес, учитывая прогнозы, согласно которым к 2050 году численность населения мира достигнет 9 миллиардов человек.
Женщины могли контролировать свою способность к размножению с помощью таблеток более 50 лет, но "до сих пор нет противозачаточных таблеток для мужчин. Поэтому важно знать все гены, вызывающие бесплодие, а также знать все белки, которые могут быть специфичными для яичка мишенями для мужской таблетки. Наше новое исследование на мышах предполагает, что эти 54 гена, обогащенных семенниками, и соответствующие им белки не будут играть важную роль в бесплодии у мужчин и будут плохой мишенью для таблеток," сказал Мацук.
По словам исследователей, важно знать, какие гены не участвуют в мужской фертильности, поскольку это позволяет ученым не вкладывать дополнительные финансовые, лабораторные и человеческие ресурсы в исследование этих генов. "Я считаю, что исследователи должны сначала сосредоточиться на основных генах, чтобы получить общую картину, прежде чем тратить грантовые средства и прилагать значительные усилия," сказал соавтор-корреспондент д-р. Масахито Икава, профессор Исследовательского института микробных болезней Университета Осаки, Япония. Эта работа помогает сузить количество возможных генов, участвующих в мужской фертильности.
Изучение генов фертильности на моделях животных стало быстрее и проще
Изучение генов фертильности на моделях животных произвело революцию в результате разработки методов создания мышей с нокаутом генов. Эти мыши были модифицированы таким образом, чтобы не экспрессировать конкретный ген, и влияние отсутствия этого гена на фертильность животных можно определить, исследуя способность племенных пар вынашивать детенышей. Если мышь с нокаутом гена всегда дает потомство, считается, что этот ген не требуется для мужской фертильности.
До сих пор было сложно создать эти модели мышей с нокаутом, но недавно был разработан новый метод, названный CRISPR / Cas9, который способствует исследованиям генов фертильности. "Наша лаборатория представила систему CRISPR / Cas9, которая позволяет нам создавать нокаут-мышей простым, быстрым и экономичным способом. Воспользовавшись этой надежной технологией, мы создали 31 линию нокаутных мышей и проанализировали их фертильность за короткий период времени," сказал Икава.
"Наши группы показали, что большое количество генов млекопитающих можно проанализировать в течение нескольких лет с помощью системы CRISPR / Cas9," сказал соавтор доктор. Хулио Кастаньеда, научный сотрудник лаборатории Мацука.
Кроме того, "Выявление основных функций генов генетически модифицированных животных более полезно, чем сосредоточение исключительно на анализах in vitro," сказал соавтор доктор. Ёситака Фуджихара, доцент Научно-исследовательского института микробных заболеваний Университета Осаки.
Исследователи начали совместные исследования с лабораторией Мацука, проводившей поиск в базах данных in silico генов, которые преимущественно экспрессируются в семенниках мышей и присутствуют как у мышей, так и у людей. Затем лаборатории в команде создали мышей с нокаутом для отдельных генов, чтобы определить их влияние на фертильность животных.
"Наши результаты показывают, что мутации в этих 54 генах не являются основной причиной мужского бесплодия," сказал соавтор доктор. Харухико Мията, доцент Научно-исследовательского института микробных болезней Университета Осаки.
Исследование также предполагает возможность избыточности функций белков яичек. Избыточность позволит животному оставаться фертильным после отказа одного гена, потому что другой ген заменит его функцию. Для изучения этой возможности потребуются дальнейшие исследования.