Posted on Leave a comment

wetenschappers breken de regels van de voortplanting door het fokken van muizen van ouders van hetzelfde geslacht

om een zoogdier te maken, heb je een ei en een sperma nodig. Deze twee vereiste genetische input hebben, historisch, betekende falen om te lanceren voor pogingen om nakomelingen te produceren van man-man of vrouw-vrouw koppelingen. Maar door de grenzen tussen eicel en sperma te vervagen met genetische veranderingen, helpen wetenschappers ons nu om de regels van zoogdierreproductie te breken.

gisteren, in het tijdschrift Cell stam Cell, meldde een team van onderzoekers aan de Chinese Academie van Wetenschappen de geboorte van gezonde nakomelingen aan muizen van hetzelfde geslacht. Door de genomen van eieren te wijzigen om op die van sperma te lijken, en vice versa, konden de wetenschappers een belangrijke hindernis in biologische voortplanting overwinnen. Pups van vrouwelijke-vrouwelijke vakbonden overleefden tot ver in de volwassenheid, werden zelfs zelf moeders, en kortlevende baby ‘ s werden verwelkomd door een vader-Vader duo.”dit is ongelooflijk indrukwekkend,” zegt Ava Mainieri, een bioloog die de genetica van voortplanting bestudeert aan de Harvard University. “Deze technologie heeft ongeveer een miljoen implicaties voor de toekomst.”

de onderzoekers waren in staat een langdurige uitdaging aan te gaan om zoogdieren met ouders van één geslacht te produceren. Typisch, heeft een zoogdierembryo twee genomen nodig, die elk een manuscript van genetische instructies van de moeder of de vader bevatten. Op deze manier erft de foetus twee exemplaren van elk individueel gen. Maar voor veel genen wordt de kopie van mama of papa stil. Volledige gebieden van één genoom kunnen worden uitgeschakeld, terwijl diezelfde delen van de genetische code van de andere ouder intact blijven.

” als nucleotiden van DNA een tekst zijn, kunnen ze gezien worden als spaties of interpunctie die betekenis geven aan zo ’n gecompliceerde tekst”, legt Mainieri uit, die niet betrokken was bij het onderzoek.

een trotse moedermuis met haar nakomelingen. De moedermuis op deze foto werd geboren uit twee moeders, en leefde wat wetenschappers beschouwden als een normaal, gezond leven.
een trotse moedermuis met haar nakomelingen. De moedermuis op deze foto werd geboren uit twee moeders, en leefde wat wetenschappers beschouwden als een normaal, gezond leven. (Le—Yun Wang/Chinese Academy of Sciences)

de uitdaging is dat deze spaties en interpuncties in elk genoom correct op een rij moeten staan—iets dat van nature gebeurt bij man-vrouw ouders. Dit kieskeurige fenomeen heet genomic inprenting, en het is van cruciaal belang voor zoogdierreproductie. Als beide ouders ‘ kopieën van een van deze normaal “bedrukte” genen per ongeluk wordt ingeschakeld, kunnen de gevolgen rampzalig zijn, het produceren van foetussen die ballon in grootte, worstelen om voedingsstoffen te verwerven of zelfs niet aan de term te bereiken op alle.

voor wetenschappers die zoogdieren proberen te fokken met ouders van hetzelfde geslacht, vormt het noodzakelijke proces van genomische inprenting een belangrijke hindernis. Rond het midden van de 20e eeuw, toen wetenschappers enkele van de eerste pogingen deden om muizenembryo ‘ s te produceren met twee vrouwelijke genomen, duurde het niet lang voordat de wiskunde van het samenvoegen van eieren rommelig werd. Beide helften van de genetische instructies weerspiegelden het moederlijk inprenten, deactiveren en activeren van dezelfde gebieden van het genoom—en zonder het vaderlijke deel van de vergelijking, werden sommige genen overexpressed, terwijl anderen nooit goed werden ingeschakeld.meer recent besloot een cohort van onderzoekers aan de Chinese Academie van Wetenschappen onder leiding van senior auteurs Wei Li, Qi Zhou en Bao-Yang Hu om een nieuwe set tools te proberen om het probleem aan te pakken. Het maximaliseren van hun kansen om gezonde nakomelingen te produceren van ouders van hetzelfde geslacht betekende te beginnen met de minst bedrukte cellen mogelijk-cellen die nog geen interpunctie in de genetische code hadden. De onderzoekers genereerden een ongebruikelijke reeks eieren en sperma door enkele van de ingeprente sporen op het genoom te wissen, waardoor de klok op deze voortplantingscellen werd teruggedraaid tot ze leken op de onbewerkte eerste versie van het genetische manuscript.gewapend met een arsenaal aan “schone” cellen, gingen de onderzoekers bimaternale muizen fokken. Om mannelijkheid na te bootsen, voegden ze hun eigen versie van vaderlijke inprenting toe aan een schone eicel, waarbij ze drie gekende inprentingsgebieden uit hun genoom sneden. Deze techniek verwijderde in wezen hele alinea ‘ s of hoofdstukken uit het genetische manuscript van het ei, waardoor het een voortplantingscel werd die meer als een sperma werkte. Vervolgens injecteerden ze de nieuw gemanipuleerde cel in een normaal ei van een andere vrouwelijke muis.tot hun verbazing werden 14 procent van deze bimaternale embryo ‘ s—29 muizen in totaal—gezonde vrouwtjes geboren (zonder een Y-chromosoom in de voortplantingsmix, waren mannetjes een gegarandeerde nonentiteit). Een aantal van de bimaternale muizen groeide zelfs op om hun eigen gezonde pups te baren (dit keer door middel van een meer natuurlijke manier van conceptie). Voor zover de onderzoekers konden vertellen, waren de vaderloze muizen fysiek en gedragsmatig gezond – maar Zhou wijst erop dat er tekortkomingen kunnen zijn in deze muizen die het team nog niet heeft ontdekt.

een nog grotere uitdaging deed zich voor—tweepaternale muizen. Een muizenpup met twee moeders was voor het eerst gefokt in 2004 (hoewel met veel lagere succespercentages dan het nieuwste werk). Vaderloze muizen waren, in zekere zin, oud nieuws. Moederloze muizen, aan de andere kant, zou zijn “geweldig,” zegt Hugo Creeth, wiens niet-gelieerde werk aan Cardiff University richt zich ook op genetische inprenting.

Eén van de grote uitdagingen van de geboorte van een muis met genetisch materiaal van twee mannen, aldus de Universiteit van Pennsylvania ontwikkelingsstoornis bioloog Marisa Bartolomei, is dat er veel meer stempelen, en dat moet gebeuren op mama ’s genoom voor het goed mee met de papa’ s. Het extra werk vereist een mannelijk genoom zich gedragen als een vrouwelijke genoom kan een deel van de reden unisex voortplanting in de natuur helt in de richting van vrouw-vrouwelijke koppelingen. (Terwijl sommige reptielen, amfibieën en vissen in staat zijn om alleen vrouwelijk te paren, heeft slechts één soort-de zebravis—ooit Nakomelingen voortgebracht zonder moederlijke inbreng, en alleen in een lab).

“in vergelijking met bimaternale reproductie, moeten meer obstakels worden overschreden bij de bipaternale reproductie barrière,” Li zegt.

ondanks de uitdagingen waren de onderzoekers in staat om levende nakomelingen te genereren met alleen DNA van twee mannelijke ouders. Een gemodificeerde zaadcel had zes genetische gebieden verwijderd om het dichter op een vrouwelijk genoom te laten lijken, en toen werd gecombineerd met normaal sperma in een leeg vrouwelijk ei. (Leeg of niet, een Eggy behuizing is nog steeds nodig om sperma en sperma samen te brengen.) Deze vreemde hybride embryo ‘ s—letterlijk eischaaltjes met dubbele doses vaderlijk DNA-werden vervolgens overgebracht naar een surrogaatmuismoeder.

wetenschappers kunnen muizen fokken met twee vaders, maar ze worden geboren met ernstige defecten en overleven niet tot volwassenheid.'t survive to adulthood.
wetenschappers kunnen muizen fokken met twee vaders, maar ze worden geboren met ernstige afwijkingen en overleven niet tot de volwassenheid. (Le-Yun Wang / Chinese Academy of Sciences)

iets meer dan een procent van de nakomelingen overleefde. Helaas werden alle pups met ernstige gebreken geboren en stierven vrijwel onmiddellijk. Toen de onderzoekers echter een zevende ingeprent gebied uit de bewerkte spermacellen verwijderden, verdubbelde het overlevingspercentage. De pups groeiden nog steeds niet naar volwassenheid, maar toch had de methode gewerkt, en de levensvatbaarheid van het nageslacht van korte duur was monumentaal.

” Dit laat echt zien dat afdrukken het blok is voor uniparental ontwikkeling, ” zegt Bartolomei. “We kennen het vanuit het moederlijk perspectief, maar nu, met de tweepaternalen, is het voor het eerst.”

volgens Li is de volgende stap het verbeteren van de levensduur van tweepaternale muizen. Het is nog steeds niet duidelijk wat de muizen doodt met twee genetische vaders—het is mogelijk dat er andere kritisch ingeprent gebieden zijn die nog genetisch “beheerd” moeten worden, ” zegt Bartolomei.in feite is het een beetje een wonder dat zo weinig genetische manipulaties genoeg waren om het genoom van het ene geslacht te transformeren in iets dat op het andere lijkt. Er zijn meer dan 150 genen gedacht te worden ingeprent in muizen—en de lijst groeit steeds-maar niet elk van deze genen is van cruciaal belang voor de geboorte van levende nakomelingen.hoewel de nieuwe genetische modificatietechniek werkte om muizen van één geslacht te fokken, waarschuwt Mainieri dat het een “enorme, enorme stap” zou vereisen om deze experimenten bij andere zoogdieren, waaronder de mens, te herhalen. Hoewel Li, Zhou, Hu en hun collega’ s erop gebrand zijn om op een dag over te gaan naar primaten, is er geen garantie dat de markups in het genetische manuscript van de ene soort gemakkelijk kunnen worden vertaald naar dat van een andere soort.

toch betekenen deze nieuwe bevindingen een doorbraak in het begrip van wetenschappers van de rol van genomische inprenting in zoogdierreproductie. Bovendien zijn er verschillende aandoeningen die voortkomen uit onjuiste inprenting in het genoom—dus zelfs als moederloze of vaderloze baby ‘ s niet aan de horizon zijn, kan het simpelweg begrijpen van deze genetische eigenaardigheden onze benadering van de geneeskunde veranderen.

” Met deze kennis hebben we de mogelijkheid om de zinnen of alinea ’s te lezen op een manier die we nooit eerder hebben gehad,” zegt Mainieri. “En dat is enorm.”

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.