Publicat pe Lasă un comentariu

oamenii de știință încalcă regulile de reproducere prin reproducerea șoarecilor de la părinți cu un singur Sex

pentru a face un mamifer, aveți nevoie de un ovul și un spermatozoid. Aceste două intrări genetice necesare au însemnat, din punct de vedere istoric, eșecul lansării pentru încercările de a produce descendenți din cuplaje bărbat-bărbat sau femeie-Femeie. Dar prin estomparea granițelor dintre ovul și spermă cu modificări genetice, oamenii de știință ne ajută acum să încălcăm regulile reproducerii mamiferelor.

ieri, în revista Cell Stem Cell, o echipă de cercetători de la Academia Chineză de științe a raportat nașterea unor descendenți sănătoși părinților șoarecilor de același sex. Prin modificarea genomului ouălor pentru a semăna cu cele ale spermei și invers, oamenii de știință au reușit să depășească un obstacol major în reproducerea biologică. Puii din uniunile Femeie-Femeie au supraviețuit până la vârsta adultă, devenind chiar mame, iar bebelușii de scurtă durată au fost întâmpinați de un duo tată-tată.”acest lucru este incredibil de impresionant”, spune Ava Mainieri, biolog care studiază genetica reproducerii la Universitatea Harvard. „Această tehnologie are aproximativ un milion de implicații pentru viitor.”

cercetătorii au reușit să depășească o provocare de lungă durată de a produce mamifere cu părinți de un singur sex. De obicei, un embrion de mamifer are nevoie de doi genomi, fiecare conținând un manuscris de instrucțiuni genetice de la mamă sau tată. În acest fel, fătul moștenește două copii ale fiecărei gene individuale. Dar pentru multe gene, copia mamei sau a tatălui tace. Regiuni întregi ale unui genom pot fi închise, în timp ce aceleași părți ale codului genetic de la celălalt părinte rămân intacte.

„dacă nucleotidele ADN-ului sunt un text, pot fi considerate spații sau semne de punctuație care dau sens unui text atât de complicat”, explică Mainieri, care nu a fost implicat în cercetare.

un mouse mama mândru cu urmașii ei. Șoarecele mamă din această fotografie s-a născut din două mame și a trăit ceea ce oamenii de știință considerau a fi o viață normală și sănătoasă.
un mouse mama mândru cu urmașii ei. Șoarecele mamă din această fotografie s-a născut din două mame și a trăit ceea ce oamenii de știință considerau a fi o viață normală și sănătoasă. (Le-Yun Wang / Academia Chineză de științe)

provocarea este că aceste spații și punctuații din fiecare genom trebuie să se alinieze corect—ceva ce se întâmplă în mod natural cu părinții bărbați-femei. Acest fenomen delicat se numește imprimare genomică și este esențial pentru reproducerea mamiferelor. Dacă copiile ambilor părinți ale uneia dintre aceste gene „imprimate” în mod normal sunt pornite accidental, consecințele pot fi dezastruoase, producând fetuși care au dimensiunea balonului, se luptă să dobândească nutrienți sau chiar nu reușesc să ajungă la termen.

pentru oamenii de știință care încearcă să reproducă mamifere cu părinți de același sex, procesul necesar de imprimare genomică prezintă un obstacol major. Pe la mijlocul secolului 20, când oamenii de știință au făcut unele dintre primele încercări de a produce embrioni de șoarece cu două genomuri feminine, nu a durat mult până când matematica fuzionării ouălor a devenit dezordonată. Ambele jumătăți ale instrucțiunilor genetice au reflectat imprimarea maternă, dezactivarea și activarea acelorași regiuni ale genomului—și fără partea paternă a ecuației, unele gene au fost supraexprimate, în timp ce altele nu au fost niciodată activate în mod corespunzător.mai recent ,o cohortă de cercetători de la Academia Chineză de științe condusă de autori seniori Wei Li, Qi Zhou și Bao-Yang Hu au decis să încerce un nou set de instrumente pentru a aborda problema. Maximizarea șanselor lor de a produce urmași sănătoși de la părinți de același sex a însemnat începerea cu celulele cel mai puțin imprimate posibil-celule care nu aveau încă semne de punctuație în codul genetic. Astfel, cercetătorii au generat un set neobișnuit de ovule și spermă prin ștergerea unor semne imprimate pe genom, în esență întorcând ceasul acestor celule reproductive până când seamănă cu prima schiță needitată a manuscrisului genetic.

înarmați cu un arsenal de celule „curate”, cercetătorii și-au propus să reproducă șoareci bimaternali. Pentru a imita masculinitatea, ei au adăugat propria lor versiune de imprimare paternă la o celulă de ou curată, tăind trei regiuni imprimate cunoscute din genomul său. Această tehnică a șters în esență paragrafe sau capitole întregi din manuscrisul genetic al oului, transformându-l într-o celulă reproductivă care funcționa mai mult ca un spermatozoid. Apoi au injectat celula nou manipulată într-un ou normal de la un alt șoarece feminin.spre uimirea lor, 14% dintre acești embrioni bimaternali—29 de șoareci în total-s-au născut femele sănătoase (fără un cromozom Y în amestecul reproductiv, bărbații au fost o nonentitate garantată). Mai mulți dintre șoarecii bimaternali au crescut chiar până la nașterea propriilor pui sănătoși (de data aceasta printr-un mijloc mai natural de concepție). Din câte au putut spune cercetătorii, șoarecii fără tată erau sănătoși din punct de vedere fizic și comportamental—dar Zhou subliniază că pot exista deficiențe la acești șoareci pe care echipa nu le-a descoperit încă.

a apărut o provocare și mai mare—șoarecii bipaternali. Un pui de șoarece cu două mame a fost crescut pentru prima dată în 2004 (deși cu rate de succes mult mai mici decât cea mai nouă lucrare realizată). Șoarecii fără tată erau, într-un fel, vești vechi. Șoarecii fără mamă, pe de altă parte, ar fi” uimitori”, spune Hugo Creeth, a cărui activitate neafiliată la Universitatea Cardiff se concentrează și pe imprimarea genetică.una dintre provocările majore ale nașterii unui șoarece cu material genetic de la doi bărbați, potrivit biologului de dezvoltare al Universității din Pennsylvania, Marisa Bartolomei, este că există mult mai multe amprente care trebuie să se întâmple pe genomul mamei pentru ca acesta să se alăture în mod corespunzător cu cel al tatălui. munca suplimentară necesară pentru a face un genom masculin să se comporte ca un genom feminin poate face parte din motivul pentru care reproducerea unisex în natură se înclină spre cuplajele Femeie-Femeie. (În timp ce unele reptile, amfibieni și pești sunt capabili de împerechere numai de sex feminin, doar o singură specie-peștele Zebra—a produs vreodată descendenți fără aport matern și numai într—un laborator).”în comparație cu reproducerea bimaternală, trebuie depășite mai multe obstacole la bariera de reproducere bipaternală”, spune Li.

în ciuda provocărilor, cercetătorii au reușit să genereze descendenți vii folosind doar ADN de la doi părinți de sex masculin. O celulă de spermă modificată a avut șase regiuni genetice îndepărtate pentru a o face să semene mai mult cu un genom feminin și apoi a fost combinată cu sperma normală în interiorul unui ovul feminin gol. (Gol sau nu, o incintă eggy este încă necesară pentru a aduce sperma și sperma împreună. Acești embrioni hibrizi ciudați—cochilii de ouă care conțin doze duble de ADN patern-au fost apoi transferați într-o mamă surogat de șoarece.

oamenii de știință pot reproduce șoareci cu doi tați, dar se nasc cu defecte severe și nu supraviețuiesc până la maturitate.'t survive to adulthood.
oamenii de știință pot reproduce șoareci cu doi tați, dar se nasc cu defecte severe și nu supraviețuiesc până la maturitate. (Le-Yun Wang / Academia Chineză de științe)

puțin peste un procent din descendenți au supraviețuit. Din păcate, toți puii s-au născut cu defecte severe și au murit aproape imediat. Cu toate acestea, atunci când cercetătorii au eliminat o a șaptea Regiune imprimată din celulele spermei editate, au dublat rata de supraviețuire. Puii încă nu au crescut până la maturitate, dar chiar și așa, metoda a funcționat, iar viabilitatea de scurtă durată a puilor a fost monumentală.

„Acest lucru arată cu adevărat că imprimarea este blocul dezvoltării uniparentale”, spune Bartolomei. „Am cunoscut-o din perspectiva maternă, dar acum, cu bipaternalii, este o premieră.”

potrivit lui Li, următorul pas este îmbunătățirea longevității șoarecilor bipaternali. Încă nu este clar ce ucide șoarecii cu doi tați genetici—este posibil să existe și alte regiuni imprimate critic care trebuie încă „gestionate genetic”, spune Bartolomei.de fapt, este un pic de mirare că atât de puține manipulări genetice au fost suficiente pentru a transforma genomul unui sex în ceva asemănător celuilalt. Există peste 150 de gene despre care se crede că sunt imprimate la șoareci—iar lista este în continuă creștere—dar nu fiecare dintre aceste gene este esențială pentru nașterea urmașilor vii.în timp ce noua tehnică de modificare genetică a funcționat pentru a reproduce șoareci cu un singur sex, Mainieri avertizează că ar fi nevoie de un „pas uriaș, uriaș” pentru a repeta aceste experimente la alte mamifere, inclusiv la oameni. Deși Li, Zhou, Hu și colegii lor sunt dornici să treacă într-o zi la primate, nu există nicio garanție că marcajele din manuscrisul genetic al unei specii se vor traduce cu ușurință în cel al altuia.

totuși, aceste noi descoperiri semnifică un progres în înțelegerea de către oamenii de știință a rolului imprimării genomice în reproducerea mamiferelor. În plus, există mai multe tulburări care provin din imprimarea necorespunzătoare în genom—deci, chiar dacă bebelușii fără mamă sau fără tată nu sunt la orizont, simpla înțelegere a acestor ciudățenii genetice ar putea schimba abordarea noastră față de medicină.”cu aceste cunoștințe, avem capacitatea de a citi propozițiile sau paragrafele într-un mod pe care nu l-am mai avut până acum”, spune Mainieri. „Și asta este imens.”

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.