Επιστήμονες στην Κίνα αποκάλυψαν μια νέα μέθοδο για την αναπαραγωγή ποντικιών από δύο αρσενικούς γονείς και τα μωρά που προκύπτουν μπορούν να επιβιώσουν μέχρι την ενηλικίωση. Αυτή, πάντως, δεν είναι η πρώτη φορά που επιστήμονες εκτρέφουν ποντίκια από δύο μπαμπάδες, καθώς μια ερευνητική ομάδα στην Ιαπωνία το έκανε το 2023, ακολουθώντας μια διαφορετική προσέγγιση.
Στη νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε την Τρίτη 28 Ιανουαρίου στο περιοδικό Cell Stem Cell, οι επιστήμονες όχι μόνο ανέθρεψαν ποντίκια από δύο μπαμπάδες που μπόρεσαν να ζήσουν μέχρι την ενηλικίωση, αλλά το έκαναν με τρόπο που μπορεί να ρίξει νέο φως σε μια πολύπλοκη σειρά γονιδίων των οποίων η δραστηριότητα ποικίλλει ανάλογα με το από ποιον γονέα τα κληρονομείς. Προβλήματα με αυτά τα γονίδια, γνωστά ως «γονίδια αποτύπωσης», μπορούν να προκαλέσουν μια σειρά από διαταραχές στον άνθρωπο, συμπεριλαμβανομένου του συνδρόμου Angelman.
Στη μελέτη του 2023, οι επιστήμονες στην Ιαπωνία συνέλεξαν δερματικά κύτταρα από ενήλικα αρσενικά ποντίκια και μετέτρεψαν το δέρμα σε βλαστικά κύτταρα που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη ωαρίων. Χρησιμοποιώντας μια έξυπνη τεχνική, η ομάδα εξασφάλισε ότι κάθε ένα από αυτά τα ωοκύτταρα έφερε δύο χρωμοσώματα Χ, το ζεύγος χρωμοσωμάτων φύλου των θηλυκών. Στη συνέχεια, η ομάδα γονιμοποίησε αυτά τα ωάρια που προέκυψαν με σπέρμα από αρσενικά ποντίκια, δημιουργώντας τελικά έναν μικρό αριθμό απογόνων των οποίων τα γονίδια προέρχονταν μόνο από αρσενικά ποντίκια.
Ως κρίσιμο βήμα, οι επιστήμονες εισήγαγαν 20 γενετικές τροποποιήσεις στο DNA των βλαστικών κυττάρων. Αυτές οι μικροαλλαγές αλλάζουν τη δραστηριότητα των γονιδίων αποτύπωσης, τα οποία είναι μοναδικά στο ότι οι απόγονοι κληρονομούν δύο αντίγραφα - ένα από τη μαμά τους και ένα από τον μπαμπά τους - αλλά χρειάζονται μόνο ένα αντίγραφο για να λειτουργήσουν. Έτσι, σε κάθε κύτταρο, ένα αντίγραφο κάθε αποτυπωμένου γονιδίου απενεργοποιείται, ενώ το δεύτερο αντίγραφο παραμένει λειτουργικό.
Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως «γονιδιωματική αποτύπωση» και όταν πηγαίνει στραβά, εμφανίζονται διαταραχές της αποτύπωσης, προκαλώντας προβλήματα στην ανάπτυξη και την εξέλιξη. Όταν προσπαθείτε να δημιουργήσετε έμβρυα με DNA από δύο μπαμπάδες, διαφορετικά θα αντιμετωπίζατε ένα σωρό από αυτά τα προβλήματα αποτύπωσης, επειδή πάρα πολλά πατρικά γονίδια παραμένουν ενεργά και δεν υπάρχουν μητρικά γονίδια για να αντισταθμίσουν.
Σε προηγούμενη μελέτη, οι ερευνητές τροποποίησαν μόλις επτά σημεία αποτύπωσης, ή «τόπους» στο γονιδίωμα, και παρήγαγαν έμβρυα ποντικιών που κατάφεραν να περάσουν την εγκυμοσύνη, αλλά τα ποντίκια αυτά πέθαναν μετά τη γέννηση. Τα ποντίκια εμφάνιζαν ανωμαλίες, όπως ομφαλοκήλες, προεξέχουσες γλώσσες και διευρυμένα εσωτερικά όργανα.
Συστηματικά, οι ερευνητές εντόπισαν τη γενετική προέλευση καθενός από αυτά τα προβλήματα και εισήγαγαν όλο και περισσότερες γενετικές τροποποιήσεις στα ποντίκια. Με 18 τροποποιήσεις, τα ποντίκια χρειάζονταν βοήθεια για το θηλασμό κατά τη βρεφική ηλικία, αλλά μπορούσαν να φτάσουν στην ενηλικίωση. Με 19 τροποποιήσεις, είχαν προβλήματα με την ανάπτυξη του πλακούντα κατά την εγκυμοσύνη, αλλά τα πήγαιναν καλύτερα μετά τη γέννηση. Μια επιπλέον τροποποίηση - που τις έκανε συνολικά 20 - φάνηκε να λύνει αυτό το πρόβλημα του πλακούντα.
Είναι ενδιαφέρον ότι η αποτύπωση φαίνεται να είναι μεγαλύτερο πρόβλημα που πρέπει να ξεπεραστεί με τους απογόνους από δύο πατέρες από ό,τι με τους απογόνους από δύο μητέρες. Σε προηγούμενη εργασία των ερευνητών, κατάφεραν να αναπαράγουν ποντίκια από δύο μητέρες που επέζησαν μέχρι την ενηλικίωση με πολύ λιγότερες γενετικές επεμβάσεις, όπως έχουν κάνει άλλες ερευνητικές ομάδες. Επιπλέον, η αυθόρμητη παρθενογένεση - κατά την οποία ένα ωάριο μπορεί να γονιμοποιηθεί χωρίς σπέρμα - συμβαίνει μερικές φορές σε ζώα εκτός εργαστηρίου.
Παρ' όλα αυτά είναι σαφέστατα εκπληκτικό ότι η χειραγώγηση μόλις 20 γονιδίων αποτύπωσης επιτρέπει τη σχετικά φυσιολογική ανάπτυξη εμβρύων από δύο πατέρες, τη στιγμή που υπάρχουν εκατοντάδες θέσεις αποτύπωσης στα ποντίκια. Ωστόσο, τα ποντίκια που προέκυψαν εξακολουθούσαν να έχουν αδυναμίες, συμπεριλαμβανομένης της μικρότερης διάρκειας ζωής από τα φυσιολογικά ποντίκια. Τα πειράματα έδειξαν ότι τα ποντίκια ήταν επίσης στείρα. Αντίθετα, η ομάδα των ποντικών που αναπαράχθηκαν στην Ιαπωνία και επέζησαν μέχρι την ενηλικίωση ήταν γόνιμα.
Μακροπρόθεσμα, αυτή η ερευνητική προσέγγιση θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τις διαταραχές της αποτύπωσης, ανοίγοντας ενδεχομένως το δρόμο για θεραπείες που χρησιμοποιούν γονιδιακή επεξεργασία για να τις διορθώσουν στον άνθρωπο.
[via]
