Инъекция — и ты мужчина. К чему приведет исчезновение Y-хромосомы

Генетик Крутовский: при утрате Y-хромосомы регулировать пол можно будет инъекциями

Как известно, мужская Y-хромосома подвержена значительно большей скорости мутации по сравнению с остальным геномом. У некоторых млекопитающих, — к ним относятся три разных вида мышей, — она уже полностью редуцировалась. Вероятно, в отдаленной перспективе это ожидает и вид Homo sapiens. Что будет если у человека тоже окончательно исчезнет Y-хромосома, — в Международный день мужчин «Газета.Ru» узнала у генетика, ведущего научного сотрудника Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, профессора кафедры геномики и биоинформатики Сибирского федерального университета (СФУ) Константина Крутовского.

Исчезает на глазах

Человеческая «мужская» Y-хромосома стремительно исчезает, она утратила почти 87,5% генов, ответственных за выработку белка. Ученые высчитали, что риск мутирования у Y-хромосомы примерно в пять раз выше, чем у других участков нашей ДНК. И вполне возможно, что со временем Y-хромосома у людей совсем перестанет существовать.

На маленькой Y-хромосоме осталось совсем немного генов, которые отвечают за развитие мужского пола, и главный из них — Sry (Sex-determining region Y).

Как известно, до 6-7-й недели беременности все эмбрионы развиваются по женскому типу, но потом активируется ген Srу, расположенный на Y-хромосоме, и у плода начинают развиваться семенники, которые вырабатывают мужские гормоны, заставляя эмбрион развиваться по типу мужчины. У детей с мутациями в гене Sry семенники не развиваются, поэтому из этих эмбрионов получаются девочки.

Но важное значение для развития по мужскому типу имеет не только Srу, но и два других, — расположенных не на половых хромосомах. Это ген Sox9 и расположенный рядом с ним «включатель» Sox9 — ген Enh14.

Это дает возможность запустить развитие по мужскому типу даже при полном отсутствии Y-хромосомы, через гиперактивирование гена Sox9, что уже удалось сделать экспериментально у мышей ХХ или Х0, которые в норме должны были развиться в самок. У некоторых видов (например, японских мышей Tokudaia osimensis) этот механизм уже реализовался в ходе эволюции, при котором У-хромосома полностью потеряна, а пол определяется регуляцией активности гена Sox9.

«Это важный момент, так как получается, что сам ген Sry находится на Y-хромосоме, но фактический «определитель» пола (Sox9) находится вообще в другом месте, — не на половой хромосоме», — объясняет ведущий научный сотрудник Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, профессор кафедры геномики и биоинформатики Сибирского федерального университета (СФУ) Константин Крутовский.

То есть, если у обычных мышей с женским набором половых хромосом (ХХ) или без У-хромосомы (Х0) усилить активность гена-энхансера Enh14 через введение дополнительной копии этого гена (методом редактирования генома или путем инъекции «усилителя» этого гена), — то они разовьются в самцов. Практически, с помощью аналогичных манипуляций можно будет управлять развитием пола и у человеческих эмбрионов» — говорит Крутовский.

Кстати, в природе существует уже несколько видов мышей, которые утеряли свой «игрек». Это уже упомянутые японские мыши Tokudaia osimensis (т.н. Рюкийская или колючая мышь), слепушонки Закавказья, щетинистые крысы Японии, и североамериканские полевки.

Добавьте мне еще генов

Пол в природе регулируется по-разному. Считается, что более эволюционно продвинутый — хромосомный тип наследования, как у человека. Но есть также регуляция с помощью дозового эффекта, — «налил» побольше определенного гена, — и вот ты уже самец. Таким образом, например, регулируется пол у некоторых черепах. В более теплых условиях рождается больше самок, в менее, — самцов.

«У человека — хромосомный тип наследования, но он очень жесткий. Если ХY — значит точно будет самец, если ХХ — точно самка. От среды это никак не зависит. Это как бы гарантирует, что всегда соблюдается соотношение один к одному в этом виде. Хотя в реальности мальчиков рождается чуть больше по ряду причин», — говорит Крутовский.

Но, по словам профессора, искусственно регулировать пол у людей с помощью дозового эффекта также возможно. Именно это сделали ученые с обычными мышами, добавив им ген-усилитель.

Сейчас чтобы перейти из мужского в женский пол или обратно искусственно повышают концентрацию мужских или женских гормонов. Это, по сути, тот же дозовый эффект, — если бы гены, определяющие мужской пол, активно заработали бы у женщин (что в норме невозможно, ведь у женщин нет мужской хромосомы Y, на которой находится «включатель» этих генов Sry), то есть мужские гормоны вырабатывались бы естественно собственными генами, а не поступали бы в организм в виде инъекций, которые получают трансгендеры. Но в случае гормональных инъекций можно воздействовать только на вторичные половые признаки и только ограниченно после полового созревания. Первичные останутся на месте, — что выросло, то выросло.

С помощью инъекции или геномного редактирования на стадиях развития эмбриона, по словам Константина Крутовского, можно полностью перепрограммировать пол, что повлияет и на первичные половые признаки. Данный механизм может закрепиться в геноме, передаваться по наследству и вообще заменить Y-хромосому в случае ее потери в процессе эволюции человека.

«Это будет очень легко регулировать, поднимаешь экспрессию (активность) одного гена, и запускаешь развитие чисто по мужскому варианту. Это можно будет делать в виде инъекций и некоторое время поддерживать, наверное, эту дозу, а можно зафиксировать повышенную дозу и сделать ее постоянной через редактирование генома. Если это делать на ранних стадиях развития, до полового созревания, тогда у девочки уже не разовьются первичные половые признаки по женскому типу, у нее не будет вагины и груди. Развитие пойдет полностью по мужскому типу. А можно наоборот подавлять активность определенных генов у мальчиков, и развитие пойдет полностью по женскому типу. Это кардинально отличается от сегодняшней картины перехода из одного пола в другой», — заключил Константин Крутовский.

Впрочем, до того момента, как человечеству придется подумать над тем, кого поздравлять в Международный мужской день пройдет по одним расчетам тысячи лет, а по другим — миллионы.