Publikováno Napsat komentář

vědci porušují pravidla reprodukce chovem myší od rodičů s jedním pohlavím

Chcete-li vytvořit savce, potřebujete vejce a spermie. Tyto dva požadované genetické vstupy mají, historicky, znamenalo neúspěch při pokusech o produkci potomků ze spojek muž-muž nebo žena-Žena. Ale tím, že rozostří hranice mezi vajíčkem a spermatem genetickou změnou, vědci nám nyní pomáhají porušovat pravidla reprodukce savců.

včera v časopise Cell Stem Cell informoval tým vědců z Čínské akademie věd o narození zdravých potomků rodičům myší stejného pohlaví. Úpravou genomů vejce se podobají těm spermií, a naopak, vědci byli schopni překonat hlavní překážku v biologické reprodukce. Mláďata ze svazků žen a žen přežila až do dospělosti, dokonce se staly matkami samy, a krátkodobé děti přivítalo duo táta-táta.

„to je neuvěřitelně působivé,“ říká Ava Mainieri, biolog, který studuje genetiku reprodukce na Harvardské univerzitě. „Tato technologie má asi milion důsledků pro budoucnost.“

vědci dokázali překonat dlouhodobou výzvu k produkci savců s rodiči jednoho pohlaví. Typicky, savčí embryo potřebuje dva genomy, z nichž každý obsahuje rukopis genetických pokynů od matky nebo otce. Tímto způsobem plod zdědí dvě kopie každého jednotlivého genu. Ale pro mnoho genů, buď máma nebo táta kopie ztichne. Celé oblasti jednoho genomu lze vypnout, zatímco stejné části genetického kódu od druhého rodiče zůstávají nedotčeny.

„Pokud nukleotidů DNA je text, může být myšlenka jako mezery nebo interpunkční znaménka, které dávají smysl jako složitý text,“ vysvětluje Mainieri, který nebyl zapojen do výzkumu.

pyšná myška se svým potomkem. Matka myš na této fotografii se narodila dvěma matkám a žila to, co vědci považovali za normální a zdravý život.
pyšná maminka myš se svým potomkem. Matka myš na této fotografii se narodila dvěma matkám a žila to, co vědci považovali za normální a zdravý život. (Le-Yun Wang / Čínské Akademie Věd)

problém je, že tyto mezery a interpunkční znaménka v každé genomu třeba, aby se seřadí správně—něco, co se děje přirozeně s muž-žena, rodiče. Tento jemný jev se nazývá genomický imprinting a je rozhodující pro reprodukci savců. Pokud oba rodiče kopií jednoho z těchto normálně „potiskem“ geny náhodnému zapnutí, důsledky mohou být katastrofální, produkující plody, které balón ve velikosti, se snaží získat živiny, nebo dokonce nepodaří dosáhnout horizontu.

pro vědce, kteří se snaží chovat savce s rodiči stejného pohlaví, představuje nezbytný proces genomického imprintingu velkou překážku. Kolem poloviny 20. století, kdy vědci z některé z prvních pokusů produkovat embrya myši se dvě ženské genomů, to netrvalo dlouho pro matematické sloučení vajíčka se dostat chaotický. Obě poloviny genetické instrukce odráží maternální imprinting, deaktivaci a aktivaci stejných oblastí genomu—a bez otcovské část rovnice, některé geny byly nadměrně exprimován, zatímco jiní nikdy nebyli řádně zapnutý.

v poslední době, kohorty vědci z Čínské Akademie Věd pod vedením senior autoři Wei Li, Zhou Qi a Bao-Yang Hu se rozhodl vyzkoušet novou sadu nástrojů k řešení problému. Maximalizovat své šance na výrobu zdravých potomků od rodiče stejného pohlaví, rodiče znamenalo, počínaje nejméně potiskem možné buňky—buňky, které se bez interpunkce v genetickém kódu. Takže vědci generované neobvyklé set z vajíčka a spermie tím, že vymaže některé potiskem značky na genom, v podstatě vrátit čas na tyto reprodukční buňky, dokud se podobal genetické rukopis je nesestříhané první návrh.

vyzbrojeni arzenálem „čistých“ buněk se vědci rozhodli chovat bimaternální myši. Napodobit mužnost, oni přidali své vlastní verzi otcovské potisk na čisté vaječné buňky, výstřižky tři známé potiskem regionů z jeho genomu. Tato technika v podstatě odstraněny celé odstavce nebo kapitoly z vajíčka je genetická rukopis, měnit to na reprodukční buňka, která pracovala ještě jako spermie. Nově zmanipulovanou buňku pak vstříkli do normálního vajíčka od jiné samice myši.

K jejich úžasu, 14 procent z těchto bimaternal embryí—29 myší celkem—se narodilo zdravé ženy (bez chromozomu Y v reprodukčním mix, muži byli zaručená nula). Několik bimaternálních myší dokonce vyrostlo, aby porodilo svá vlastní zdravá mláďata (tentokrát přirozenějším způsobem početí). Pokud vědci mohli říct, myši bez otce byly fyzicky a behaviorálně zdravé—ale Zhou poukazuje na to, že u těchto myší mohou být nedostatky, které tým dosud neobjevil.

před námi se objevila ještě větší výzva—bipaternální myši. Štěně myši se dvěma matkami bylo poprvé odchováno v roce 2004(i když s mnohem nižší úspěšností než nejnovější práce). Myši bez otce byly svým způsobem staré zprávy. Myši bez matky by naopak byly „úžasné“, říká Hugo Creeth, jehož nepřidružená práce na Cardiffské univerzitě se také zaměřuje na genetický otisk.

Jedním z hlavních problémů porodní myši s genetickým materiálem od dvou mužů, podle University of Pennsylvania vývojový biolog Marisa Bartolomei, je, že tam je mnohem víc, imprinting, že musí stát na matky genomu pro to, aby správně připojit s tátou. Práci navíc požadováno, aby muž genomu chovat jako žena genomu může být částečně důvod, proč unisex rozmnožování v přírodě svažuje směrem samice-samice spojky. (Zatímco někteří plazi, obojživelníci a ryby jsou schopni Páření pouze pro ženy, pouze jeden druh-zebrafish – někdy produkoval potomky bez mateřského vstupu a pouze v laboratoři).

„ve srovnání s bimaternální reprodukcí je třeba překonat více překážek na bipaternální reprodukční bariéře,“ říká Li.

navzdory výzvám byli vědci schopni generovat živé potomky pouze pomocí DNA od dvou mužských rodičů. Modifikovaná spermie měla odstraněno šest genetických oblastí, aby se více podobala ženskému genomu, a poté byla kombinována s normálním spermatem uvnitř prázdného ženského vajíčka. (Prázdné nebo ne, pro spojení spermií a spermií je stále nutné vejčité pouzdro.) Tato zvláštní hybridní embrya-doslovné vaječné skořápky obsahující dvojité dávky otcovské DNA – byly poté přeneseny do náhradní myší matky.

vědci mohou chovat myši se dvěma otci, ale rodí se s těžkými vadami a nepřežijí do dospělosti.'t survive to adulthood.
vědci mohou chovat myši se dvěma otci, ale rodí se s těžkými vadami a nepřežijí do dospělosti. (Le-Yun Wang / Čínská akademie věd)

jen něco málo přes jedno procento potomků přežilo. Bohužel, všechna mláďata se narodila s vážnými vadami a zemřela téměř okamžitě. Když vědci odstranili sedmou potištěnou oblast z upravených spermií, zdvojnásobili míru přežití. Mláďata ještě do dospělosti nedorostla, ale i tak metoda fungovala a krátkodobá životaschopnost potomka byla monumentální.

„to opravdu ukazuje, že imprinting je blok uniparentálního vývoje,“ říká Bartolomei. „Věděli jsme to z pohledu matky, ale teď, s bipaternals, je to první.““

podle Li je dalším krokem zlepšení dlouhověkosti bipaternálních myší. Je to stále není jasné, co je to zabíjení myší se dvěma genetických otců—je možné, že existují i jiné kriticky potiskem regionů, které ještě musí být geneticky „podařilo,“ Bartolomei říká.

ve skutečnosti je trochu s podivem, že tak málo genetických manipulací stačilo k přeměně genomu jednoho pohlaví na něco podobného druhému. Existuje více než 150 genů myšlenka být potištěny v myši—a seznam stále roste—ale ne každý z těchto genů je rozhodující pro narození živých potomků.

Zatímco román genetické modifikace techniky pracoval pro plemeno single-sex myši, Mainieri varuje, že to bude vyžadovat „obrovský krok“ opakovat tyto pokusy u jiných savců, včetně člověka. Přesto, Li, Zhou, Hu a jejich kolegové se dočkat, až jednoho dne přesunout na primáty, není žádná záruka, že připomínky v jednom druhu genetické rukopis se snadno přeložit do jiného.

Přesto tyto nové poznatky znamenat průlom v porozumění vědců o roli genomový imprinting v reprodukci savců. Kromě toho, existuje několik poruch, které vyplývají z nesprávné potisk v genomu—takže i pokud je bez matky nebo bez otce děti nejsou na obzoru, jednoduše pochopení těchto genetických vtípky by mohly změnit náš přístup k medicíně.

„s těmito znalostmi máme schopnost číst věty nebo odstavce způsobem, který jsme nikdy předtím neměli,“ říká Mainieri. „A to je obrovské.”

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.