Udgivet i Skriv en kommentar

forskere bryder Reproduktionsreglerne ved at opdrætte mus fra enlige Kønsforældre

for at lave et pattedyr har du brug for et æg og en sæd. Disse to krævede genetiske input har, historisk, betød manglende lancering for forsøg på at producere afkom fra koblinger mellem mænd og kvinder. Men ved at sløre grænserne mellem æg og sæd med genetisk ændring hjælper forskere os nu med at bryde reglerne for reproduktion af pattedyr.

I går, i tidsskriftet Cell Stem Cell, rapporterede et team af forskere ved det kinesiske videnskabsakademi fødslen af sunde afkom til museforældre af samme køn. Ved at ændre genomerne af æg til at ligne sædets, og omvendt, var forskerne i stand til at overvinde en stor hindring i biologisk reproduktion. Hvalpe fra kvindelige-kvindelige fagforeninger overlevede langt ind i voksenalderen, selv bliver mødre selv, og kortvarige babyer blev hilst velkommen af en far-far duo.

“Dette er utroligt imponerende,” siger Ava Mainieri, en biolog, der studerer genetikken ved reproduktion ved Harvard University. “Denne teknologi har omkring en million konsekvenser for fremtiden.”

forskerne var i stand til at overvinde en langvarig udfordring med at producere pattedyr med enlige kønsforældre. Typisk har et pattedyrsembryo brug for to genomer, der hver indeholder et manuskript med genetiske instruktioner fra mor eller far. På denne måde arver fosteret to kopier af hvert enkelt gen. Men for mange gener bliver enten mors eller fars kopi tavs. Hele regioner af et genom kan lukkes ned, mens de samme dele af den genetiske kode fra den anden forælder forbliver intakte.

” hvis nukleotider af DNA er en tekst, kan man tænke på som mellemrum eller tegnsætning, der giver mening til en sådan kompliceret tekst,” forklarer Mainieri, som ikke var involveret i forskningen.

en stolt mama mus med hendes afkom. Modermusen på dette billede blev født af to mødre og levede, hvad forskere anså for at være et normalt, sundt liv.
en stolt mama mus med hendes afkom. Modermusen på dette billede blev født af to mødre og levede, hvad forskere anså for at være et normalt, sundt liv. (Le—Yun Vang / Chinese Academy of Sciences)

udfordringen er, at disse rum og punkteringer i hvert genom skal rette op korrekt-noget der sker naturligt med mandlige-kvindelige forældre. Dette finicky fænomen kaldes genomisk imprinting, og det er kritisk for pattedyrs reproduktion. Hvis begge forældres kopier af et af disse normalt “prægede” gener ved et uheld tændes, konsekvenserne kan være katastrofale, producerer fostre, der ballon i størrelse, kæmper for at erhverve næringsstoffer eller endda undlader at nå sigt overhovedet.

for forskere, der forsøger at opdrætte pattedyr med forældre af samme køn, udgør den nødvendige proces med genomisk prægning en stor hindring. Omkring midten af det 20.århundrede, da forskere gjorde nogle af de første forsøg på at producere musembryoner med to kvindelige genomer, tog det ikke lang tid for matematikken ved at fusionere æg for at blive rodet. Begge halvdele af de genetiske instruktioner afspejlede moderens imprinting, deaktivering og aktivering af de samme regioner i genomet—og uden den faderlige del af ligningen blev nogle gener overudtrykt, mens andre aldrig blev tændt korrekt.

for nylig besluttede en kohorte af forskere ved det kinesiske videnskabsakademi ledet af seniorforfattere vei Li, Bao-Yang Hu og Bao-Yang Hu at prøve et nyt sæt værktøjer til at tackle problemet. Maksimering af deres chancer for at producere sunde afkom fra forældre af samme køn betød at starte med de mindst prægede celler-celler, der endnu ikke havde tegnsætning i den genetiske kode. Så forskerne genererede et usædvanligt sæt æg og sæd ved at slette nogle af de påtrykte mærker på genomet og i det væsentlige vende uret tilbage på disse reproduktive celler, indtil de lignede det genetiske manuskripts uredigerede første udkast.

bevæbnet med et arsenal af “rene” celler, satte forskerne sig for at opdrætte bimaternale mus. For at efterligne maleness tilføjede de deres egen version af faderlig prægning til en ren ægcelle og skar tre kendte prægede regioner ud af dens genom. Denne teknik slettede i det væsentlige hele afsnit eller kapitler fra ægets genetiske manuskript og gjorde det til en reproduktionscelle, der fungerede mere som en sædcelle. De injicerede derefter den nyligt manipulerede celle i et normalt æg fra en anden kvindelig mus.

til deres forbløffelse blev 14 procent af disse bimaternale embryoner—i alt 29 mus—født sunde hunner (uden et Y-kromosom i reproduktionsblandingen var mænd en garanteret nonentity). Flere af de bimaternale mus voksede endda op til at føde deres egne sunde hvalpe (denne gang gennem et mere naturligt middel til befrugtning). Så vidt forskerne kunne fortælle, var de farløse mus fysisk og adfærdsmæssigt sunde – men jou påpeger, at der kan være mangler i disse mus, som holdet endnu ikke har opdaget.

en endnu større udfordring truede fremad—bipaternale mus. En muse hvalp med to mødre var blevet opdrættet for første gang i 2004 (dog med meget lavere succesrate end det nyeste arbejde opnået). Faderløse mus var på en måde gamle nyheder. Moderløse mus ville derimod være” fantastiske”, siger Hugo Creeth, hvis ikke-tilknyttede arbejde ved Cardiff University også fokuserer på genetisk prægning.

en af de største udfordringer ved at føde en mus med genetisk materiale fra to mænd, ifølge University of Pennsylvania udviklingsbiolog Marisa Bartolomei, er, at der er meget mere imprinting, der skal ske på Mors genom for at det skal kunne slutte sig til Fars. det ekstra arbejde, der kræves, får et mandligt genom til at opføre sig som et kvindeligt genom, kan være en del af grunden til, at ensartet reproduktion i naturen skråner mod kvindelige-kvindelige koblinger. (Mens nogle krybdyr, padder og fisk er i stand til kun at parre kvinder, har kun en art-sebrafisken—nogensinde produceret afkom uden moderens input og kun i et laboratorium).

“sammenlignet med bimaternal reproduktion skal flere forhindringer krydses ved bipaternal reproduktionsbarrieren,” siger Li.

på trods af udfordringerne var forskerne i stand til at generere levende afkom ved kun at bruge DNA fra to mandlige forældre. En modificeret sædcelle havde seks genetiske regioner fjernet for at gøre det mere ligner en kvindelig genom, og derefter blev kombineret med normal sæd inde i en tom kvindelig æg. (Tom eller ej, en eggy kabinet er stadig nødvendig for at bringe sæd og sæd sammen.) Disse ulige hybridembryoner-bogstavelige æggeskaller indeholdende dobbeltdoser af faderligt DNA-blev derefter overført til en surrogatmusemor.

forskere kan opdrætte mus med to fædre, men de er født med alvorlige defekter og overlever ikke til voksenalderen.'t survive to adulthood.
forskere kan opdrætte mus med to fædre, men de er født med alvorlige defekter og overlever ikke til voksenalderen. (Le-Yun Vang / Chinese Academy of Sciences)

lidt over en procent af afkomene overlevede. Desværre blev alle hvalpe født med alvorlige mangler og døde næsten øjeblikkeligt. Da forskerne fjernede en syvende præget region fra de redigerede sædceller, fordoblede de imidlertid overlevelsesraten. Hvalpene voksede stadig ikke til voksenalderen, men alligevel havde metoden fungeret, og afkomets kortvarige levedygtighed var monumental.

” Dette viser virkelig, at imprinting er blokken for uniparental udvikling,” siger Bartolomei. “Vi har kendt det fra moderens perspektiv, men nu, med bipaternalerne, er det en første.”

ifølge Li er det næste skridt at forbedre levetiden for bipaternale mus. Det er stadig ikke klart, hvad der dræber musene med to genetiske fædre—det er muligt, at der er andre kritisk prægede regioner, der stadig skal genetisk “styres”, siger Bartolomei.

faktisk er det lidt underligt, at så få genetiske manipulationer var nok til at omdanne genomet af et køn til noget, der ligner det andet. Der er over 150 gener, der menes at være præget i mus—og listen vokser stadig—men ikke hver eneste af disse gener er kritisk for fødslen af levende afkom.

mens den nye genetiske modifikationsteknik arbejdede for at opdrætte enkeltkønsmus, advarer Mainieri om, at det ville kræve et “stort, stort skridt” for at gentage disse eksperimenter i andre pattedyr, herunder mennesker. Selvom Li, Hou, Hu og deres kolleger er ivrige efter en dag at gå videre til primater, er der ingen garanti for, at markeringerne i en arts genetiske manuskript let kan oversættes til en anden.

alligevel betyder disse nye fund et gennembrud i forskernes forståelse af genomisk imprints rolle i pattedyrs reproduktion. Derudover, der er flere lidelser, der stammer fra forkert aftryk i genomet—så selvom moderløse eller farløse babyer ikke er i horisonten, bare at forstå disse genetiske egenskaber kan ændre vores tilgang til medicin.

“med denne viden har vi en evne til at læse sætningerne eller afsnittene på en måde, som vi aldrig har før,” siger Mainieri. “Og det er enormt.”

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.