Posted on Leave a comment

A tudósok megsértik a szaporodás szabályait az egynemű szülők egereinek tenyésztésével

emlős készítéséhez tojásra és spermára van szükség. Ez a két szükséges genetikai bemenet történelmileg azt jelentette, hogy nem indították el az utódok hím-férfi vagy nő-nő kapcsolatokból történő előállításának kísérleteit. De azáltal, hogy a petesejt és a sperma közötti határokat genetikai módosítással elmosják, a tudósok most segítenek nekünk megtörni az emlősök szaporodásának szabályait.

tegnap a Cell Stem Cell folyóiratban A Kínai Tudományos Akadémia kutatócsoportja egészséges utódok születéséről számolt be az azonos nemű egérszülőknek. Azáltal, hogy módosították a petesejtek genomját, hogy hasonlítsanak a spermiumok genomjára, és fordítva, a tudósok képesek voltak legyőzni a biológiai szaporodás egyik fő akadályát. A női-női szakszervezetek kölykei jól túlélték a felnőttkort, sőt maguk is anyákká váltak, a rövid életű csecsemőket pedig egy apa-apa duó fogadta.

“Ez hihetetlenül lenyűgöző” – mondja Ava Mainieri, egy biológus, aki a Harvard Egyetemen tanulmányozza a reprodukció genetikáját. “Ennek a technológiának körülbelül egymillió következménye van a jövőre nézve.”

a kutatók képesek voltak legyőzni egy régóta fennálló kihívást, hogy emlősöket hozzanak létre egynemű Szülőkkel. Az emlős embriónak általában két genomra van szüksége, amelyek mindegyike az anya vagy az apa genetikai utasításainak kéziratát tartalmazza. Ily módon a magzat minden egyes gén két példányát örökli. De sok gén esetében az anya vagy az apa másolata elnémul. Az egyik genom teljes régiói leállíthatók, míg a másik szülő genetikai kódjának ugyanazok a részei érintetlenek maradnak.

“Ha a DNS nukleotidjai szöveg, akkor szóközöknek vagy írásjeleknek tekinthetők, amelyek értelmet adnak az ilyen bonyolult szövegnek” – magyarázza Mainieri, aki nem vett részt a kutatásban.

büszke mama egér utódaival. A képen látható anyaegér két anyától született, és azt élte, amit a tudósok normális, egészséges életnek tartottak.
büszke mama egér utódaival. A képen látható anyaegér két anyától született, és azt élte, amit a tudósok normális, egészséges életnek tartottak. (Le—Yun Wang / Kínai Tudományos Akadémia)

a kihívás az, hogy ezeknek a tereknek és írásjeleknek minden genomban helyesen kell sorba állniuk-ami természetesen történik a férfi-női Szülőkkel. Ezt a kényes jelenséget genomikus lenyomatnak nevezik, és kritikus fontosságú az emlősök szaporodása szempontjából. Ha mindkét szülő véletlenül bekapcsolja az egyik normálisan “lenyomott” gén másolatát, a következmények katasztrofálisak lehetnek, olyan méretű magzatokat hozva létre, amelyek a tápanyagok megszerzéséért küzdenek, vagy akár egyáltalán nem érik el a kifejezést.

azoknak a tudósoknak, akik azonos nemű Szülőkkel próbálnak emlősöket tenyészteni, a genomikus lenyomat szükséges folyamata jelentős akadályt jelent. A 20.század közepe táján, amikor a tudósok az első kísérleteket két nőstény genomú egér embriók előállítására tették, nem tartott sokáig, amíg a tojások egyesítésének matematikája rendetlenné vált. A genetikai utasítások mindkét fele tükrözte az anyai lenyomatot, deaktiválta és aktiválta a genom ugyanazon régióit—és az egyenlet apai része nélkül egyes gének túlexpresszáltak, míg mások soha nem voltak megfelelően bekapcsolva.

a közelmúltban a Kínai Tudományos Akadémia kutatóinak egy csoportja, Wei Li, Qi Zhou és Bao-Yang Hu vezető szerzők vezetésével úgy döntött, hogy új eszközöket próbál ki a probléma kezelésére. Az egészséges utódok azonos nemű szülőktől való előállításának esélyeinek maximalizálása azt jelentette, hogy a lehető legkevésbé lenyomott sejtekkel kellett kezdeni-olyan sejtekkel, amelyeknek még nem volt írásjele a genetikai kódban. Tehát a kutatók szokatlan petesejteket és spermiumokat hoztak létre a genomon lévő nyomok törlésével, lényegében visszafordítva az időt ezeken a reproduktív sejteken, amíg azok nem hasonlítottak a genetikai kézirat szerkesztetlen első vázlatára.

a “tiszta” sejtek arzenáljával felfegyverkezve a kutatók bimaternális egerek tenyésztésére törekedtek. A férfiasság utánzása érdekében hozzáadták az apai lenyomat saját változatát egy tiszta petesejthez, három ismert lenyomott régiót kivágva genomjából. Ez a technika lényegében teljes bekezdéseket vagy fejezeteket törölt a petesejt genetikai kéziratából, reproduktív sejtté alakítva, amely inkább spermiumként működött. Ezután az újonnan manipulált sejtet egy másik nőstény egér normál petesejtjébe injektálták.

csodálkozásukra ezen bimaternális embriók 14 százaléka—összesen 29 egér-egészséges nőstényként született(a reproduktív keverékben Y kromoszóma nélkül a hímek garantáltan nem voltak). A bimaternális egerek közül több is nőtt fel, hogy saját egészséges kölykeiket szüljék (ezúttal a fogamzás természetesebb eszközein keresztül). Amennyire a kutatók meg tudták mondani, az apátlan egerek fizikailag és viselkedésbeli egészségesek voltak—de Zhou rámutat, hogy lehetnek hiányosságok ezekben az egerekben, amelyeket a csapat még nem fedezett fel.

még nagyobb kihívás állt előttünk-bipaternális egerek. A két anyával rendelkező egér kölyköt először 2004-ben tenyésztették (bár sokkal alacsonyabb sikerrel, mint a legújabb munka). Az apátlan egerek bizonyos értelemben régi hírek voltak. Az anyátlan egerek viszont “csodálatosak” – mondja Hugo Creeth, akinek a Cardiff Egyetemen végzett nem kapcsolódó munkája a genetikai lenyomatra is összpontosít.

a Pennsylvaniai Egyetem fejlődésbiológusa, Marisa Bartolomei szerint a két hím genetikai anyagával rendelkező egér szülésének egyik legnagyobb kihívása az, hogy sokkal több lenyomatnak kell történnie az anya genomján, hogy megfelelően csatlakozzon az apához. a szükséges extra munka, hogy a férfi Genom úgy viselkedjen, mint egy női Genom, része lehet annak az oknak, hogy az unisex szaporodás a természetben a női-női kapcsolatok felé hajlik. (Míg egyes hüllők, kétéltűek és halak csak nőstény párzásra képesek, csak egy faj-a zebrahal—valaha is utódokat hozott létre anyai beavatkozás nélkül, és csak laboratóriumban).

“a bimaternális reprodukcióhoz képest több akadályt kell átlépni a bipaternális reprodukciós gáton” – mondja Li.

a kihívások ellenére a kutatók csak két férfi szülő DNS-ét felhasználva tudtak élő utódokat létrehozni. Egy módosított spermiumsejtet hat genetikai régiót távolítottak el, hogy jobban hasonlítson egy női genomra, majd egy üres női petesejt belsejében normál spermával kombinálták. (Üres vagy sem, egy eggy burkolat még mindig szükséges, hogy a sperma és a sperma együtt.) Ezeket a furcsa hibrid embriókat-szó szerinti tojáshéjakat, amelyek kettős dózisú apai DNS—t tartalmaznak-ezután átvitték egy helyettesítő egér anyába.

a tudósok két apával tenyészthetnek egereket, de súlyos hibákkal születnek, és nem élnek túl felnőttkorig.'t survive to adulthood.
a tudósok két apával tenyészthetnek egereket, de súlyos hibákkal születnek, és nem élnek túl felnőttkorig. (Le-Yun Wang / Kínai Tudományos Akadémia)

az utódok alig több mint egy százaléka maradt fenn. Sajnos az összes kölyök súlyos hibákkal született, és szinte azonnal meghalt. Amikor a kutatók eltávolítottak egy hetedik lenyomott régiót a szerkesztett spermiumsejtekből, azonban megduplázták a túlélési arányt. A kölykök még mindig nem nőttek felnőtté, de a módszer még így is működött, és az utódok rövid életű életképessége monumentális volt.

“Ez valóban azt mutatja, hogy a lenyomat az uniparental fejlődés blokkja” – mondja Bartolomei. “Anyai szempontból ismertük, de most, a kétszülősekkel, ez az első.”

Li szerint a következő lépés a bipaternális egerek hosszú élettartamának javítása. Még mindig nem világos, hogy mi öli meg az egereket két genetikai apával-lehetséges, hogy vannak más kritikusan lenyomott régiók, amelyeket még genetikailag “kezelni kell” – mondja Bartolomei.

valójában egy kicsit csoda, hogy olyan kevés genetikai manipuláció volt elegendő ahhoz, hogy az egyik nem genomját a másikra hasonlóvá alakítsa. Több mint 150 génről gondolják, hogy egerekben vannak lenyomva—és a lista folyamatosan növekszik—, de nem minden egyes gén kritikus az élő utódok születése szempontjából.

míg az új génmódosítási technika az egynemű egerek tenyésztésében működött, Mainieri arra figyelmeztet, hogy “hatalmas, hatalmas lépésre” lenne szükség ahhoz, hogy ezeket a kísérleteket megismételjék más emlősökben, beleértve az embereket is. Bár Li, Zhou, Hu és kollégáik alig várják, hogy egy nap áttérjenek a főemlősökre, nincs garancia arra, hogy az egyik faj genetikai kéziratában szereplő jelölések könnyen átkerülnek a másikéhoz.

Ezek az új eredmények mégis áttörést jelentenek a tudósok megértésében a genomikus lenyomat szerepéről az emlősök szaporodásában. Ezenkívül számos rendellenesség származik a genom helytelen lenyomatából-tehát még akkor is, ha az anyátlan vagy apátlan csecsemők nincsenek a láthatáron, ezeknek a genetikai furcsaságoknak a megértése megváltoztathatja az orvostudomány megközelítését.

“ezzel a tudással képesek vagyunk olvasni a mondatokat vagy bekezdéseket oly módon, ahogyan még soha nem volt” – mondja Mainieri. “És ez hatalmas.”

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.