Животные были клонированы из высушенных в морозильной камере клеток кожи

Процесс сублимационной сушки действительно превосходит свой (очень легкий) вес. Он делает вкусной клубнику в шоколаде, дает астронавтам расширенные возможности питания, а теперь этот метод может быть использован для хранения ДНК и информации о клетках в целях клонирования.

С коэффициентом успеха всего 0,2 процента, сублимационной сушке клеток еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем она станет стандартной стратегией клонирования и хранения, но это действительно интересный шаг. 

"Поддержание биоразнообразия является важной задачей, но хранить зародышевые клетки как генетические ресурсы с помощью жидкого азота сложно, дорого и легко нарушается во время стихийных бедствий", - пишут в своей новой работе исследователи под руководством Саяки Вакаямы из Университета Яманаси в Японии.

"Здесь мы показываем, что высушенные замораживанием соматические клетки могут производить здоровые, фертильные клоны, предполагая, что эта техника может быть важна для создания альтернативных, более дешевых и безопасных биобанков без жидкого азота".

Сублимационная сушка - это щадящий, хотя и интенсивный процесс. Представьте себе, что вы замораживаете что-то в несколько этапов до достижения температуры -80 градусов Цельсия (-112 градусов по Фаренгейту), а затем помещаете это в вакуумную камеру под высоким давлением.

Этот процесс превращает воду в лед без крупных кристаллов льда, пробивающих стенки клеток, а давление превращает воду из твердого тела сразу в газ, который затем высасывается из продукта. Это происходит несколько раз, пока продукт не станет легким и хрустящим, но при этом большая часть его структуры останется нетронутой.

Сублимационная сушка в основном используется в пищевой промышленности, где она сохраняет питательные вещества и вкусовые качества. Она также используется для фармацевтической продукции и даже иногда для таксидермии.

После того как сублимированный продукт прибыл в пункт назначения, его можно подвергнуть регидратации, сохранив многие свойства. Это довольно простой процесс, который успешно осуществляется на протяжении десятилетий. Но сделать это с клетками, чтобы затем использовать их в репродукции, - совсем другое дело.

На сегодняшний день эта же группа исследователей провела эксперименты по хранению сублимированных сперматозоидов в ящике стола (без контроля температуры) в течение более года и на Международной космической станции в течение более 5 лет. В обоих случаях было получено жизнеспособное потомство, хотя процент успеха был в пределах десятков.

"Сублимационная сушка может стать лучшим способом сохранения генетических ресурсов на длительный период времени безопасным, недорогим и не зависящим от местоположения способом", - пишут исследователи в своей работе.

"Однако на сегодняшний день единственными клетками, которые дали потомство после сублимационной сушки, являются зрелые сперматозоиды. Сбор сперматозоидов у бесплодных самцов и ооцитов/эмбрионов у фертильных самок затруднен".

При клонировании животных необходима нерепродуктивная клетка (называемая соматической клеткой) со всей ДНК животного. Затем этот пакет ядер, заполненный ДНК, можно вставить в яйцеклетку и, немного повозившись, начать процесс выращивания ребенка.

Клонирование - не самый простой способ сохранить генетический материал на будущее, но оно позволяет получить весь генетический материал животного, в отличие от половины, содержащейся в репродуктивных клетках.

В настоящее время соматические и репродуктивные клетки - для биобанков или других целей - можно хранить в жидком азоте, который можно быстро повысить температуру, чтобы вернуть клетки к жизни.

Но исследователи хотели посмотреть, как будет работать сублимационная сушка, поэтому они использовали соматические клетки мыши (в данном случае фибробласты и кумулюсные клетки), высушенные сублимационной сушкой и хранившиеся при температуре -30 градусов Цельсия (-22 градуса F) до девяти месяцев.

Клетки погибли, и ДНК была значительно повреждена, но команде удалось извлечь оставшуюся генетическую информацию и поместить ее в новые клетки, которые стали линиями клеток раннего эмбриона.

Затем из этих клеточных линий была извлечена ядерная информация и вставлена в новый эмбрион, что позволило создать клонированных мышей. Так что да, это не идеальный процесс. Каждый правильный шаг - от регидратации, создания клеточных линий до фактического выращивания клонированных мышей - происходил только в 0,2 процента случаев. Таким образом, шансы на успех метода даже ниже, чем при клонировании овечки Долли, вероятность существования которой составляла всего 0,4 процента.

Некоторые мыши также не были правильными клонами, имея эпигенетические аномалии, вызванные повреждением ДНК. В одном интересном случае клеточная линия потеряла свою Y-хромосому и превратилась из мужской в женскую, так что предстоит еще много исследований, чтобы доработать этот процесс.  

При всем этом, если в конечном итоге удастся повысить процент успеха, возможность клонировать животных, используя такие деградированные клетки и ДНК, станет благом и в других областях. Со временем даже самая хорошо сохраняемая ДНК деградирует; если мы хотим добиться успеха в клонировании вымерших животных, нам нужно будет лучше разбираться в клонировании из неполной или деградированной ДНК.

Это далеко от того, на чем мы сейчас находимся, но будущее выглядит интересным.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.