Iată cum au făcut cercetătorii șoareci cu 2 tati

Pentru prima dată, cercetătorii au creat direct șoareci cu doi tătici.

Șoarecii nu au reușit să supraviețuiască timp de mai mult de o zi după naștere, dar coaxia unui embrion format din ADN-ul a doi tătici până la dezvoltarea fătului nu a fost o mică probă. Au fost mult mai grei, au descoperit cercetătorii, decât să facă șoareci cu două mame.

Rezultatele ajută să explice de ce mamiferele nu se pot reproduce doar cu un singur părinte. De asemenea, pot ajuta la explicarea motivului pentru care acele animale care se pot reproduce singure, precum unii amfibieni, sunt aproape întotdeauna de sex feminin. [10 Lucruri uimitoare Oamenii de știință tocmai au făcut cu CRISPR]

Bariera pentru reproducerea sexului unic, a declarat autorul studiului senior Wei Li, un cercetător cu celule stem la Academia Chineză de Științe, este ceva numit amprentare genomică sau marcarea moleculară a ADN-ului care reglementează modul în care sunt efectuate instrucțiunile din genom. . Dar noul studiu, publicat online 11 octombrie în revista Cell Stem Cell, dezvăluie că bariera poate fi trecută.

Amprente parentale

Se știe că imprimarea genomică este importantă pentru dezvoltarea embrionară, dar exact cum funcționează și ceea ce controlează este o „cutie neagră”, a spus Mellissa Mann, cercetător în științe reproductive la Universitatea din Pittsburgh School of Medicine și Magee-Women Research Institut care nu a fost implicat în noul studiu.

În reproducerea sexuală, fiecare urmaș moștenește jumătate din ADN-ul de la mama sa, și jumătate de la tatăl său. Dar ADN-ul de la fiecare părinte are etichete moleculare unice care sunt adăugate în timpul formării spermei și ovulului inițial. Aceste etichete sunt instrucțiunile care dictează dacă o genă este exprimată sau rămâne în stare latentă.

„Ai putea moșteni o copie a unei gene specifice de la mamă, iar gena cu aceste„ mărci ”moleculare i-ar permite să fie transcrisă pentru a-și face funcția”, a spus Mann. „Dar aceeași genă de la tată ar avea diferite etichete, împiedicând să fie exprimată”.

Aceste etichete au o mulțime de consecințe din lumea reală. Sunt cruciali în dezvoltarea embrionară timpurie, a spus Mann. Studiile anterioare au descoperit că atunci când oamenii de știință încearcă să inginereze urmașii din doi spermatozoizi, embrionul nu se dezvoltă, în timp ce celulele care cresc placenta înflorește; urmașii din două ouă au ca rezultat un embrion în curs de dezvoltare și o placentă care nu reușește să crească. [5 Motive pentru care Placenta este uimitoare]

Există, de asemenea, tulburări genetice care depind de imprimarea genomică. Sindromul Angelman, o tulburare neurologică care provoacă dizabilitate intelectuală și convulsii, este cauzată de o mutație a UBE3A genă pe cromozomul mamei. Atunci când aceeași mutație genică este transmisă de tată în locul mamei, rezultatul este o afecțiune neurologică complet diferită numită sindromul Prader-Willi.

Este nevoie de două

Unele animale sunt capabile să reproducă solo. Cele mai multe dintre aceste cazuri sunt atunci când o femeie se reproduce fără un mascul, proces numit partenogeneză. În felul acesta se pot reproduce diverse pești, reptile și amfibieni. Un singur pește (Danio rerio) este cunoscut că se reproduce doar cu bărbați și numai în anumite condiții de laborator, a declarat Baoyang Hu, de la Academia Chineză de Științe, un alt autor principal al noii lucrări.

Cercetătorii din spatele noului studiu au dorit să înțeleagă de ce mamiferele nu se pot reproduce singure. Deci, pentru a începe, au început să vadă ce este nevoie pentru a crea partenogeneză la mamifere. Au folosit celule stem de șoarece, concepute pentru a avea un singur set de cromozomi materni, precum un ou, și le-au injectat într-o celulă normală de ou pentru a crea un embrion cu două seturi de ADN matern. Au transferat apoi embrionul rezultat într-o mamă surogat.

Pentru a crea un embrion viabil, cercetătorii au trebuit să șteargă trei segmente imprimate ale genomului din celulele stem proiectate. Șoarecii care au rezultat au părut normali, deși Li a spus că șoarecii au fost testați doar o perioadă limitată în condiții experimentale, și astfel s-ar putea să nu fi fost la fel de sănătoși ca șoarecii produse în mod vechi.

Dar șoarecii cu două mămici nu sunt nimic nou; șoareci similare cu două mame au fost produse pentru prima dată în 2004, au scris autorii. [Cum funcționează într-adevăr testele ADN de la Ascensoare?]

Deci, s-au îndreptat către o problemă mai grea: crearea șoarecilor cu doi tătici. Acest lucru a fost făcut o singură dată, de către cercetătorii de la M.D. Anderson Cancer Center din Texas. În acest caz, cercetătorii au creat celule stem masculine cu cromozomi X, dar fără Y, le-au injectat în blastociste feminine, stadiul incipient al dezvoltării în care unele celule s-au diferențiat în tipuri specifice. Au lăsat apoi acele femei să se dezvolte la adulți. Apoi au împerecheat femelele care purtau doar ADN-ul X de sex masculin cu masculi, creând urmași care transportau doar gene de la doi tati.

Tati singuri

De această dată, cercetătorii au vrut să vadă dacă pot face șoareci cu doi tătici fără pasul intermediar al unei femei concepute genetic, a spus Hu. Pentru a face acest lucru, au injectat o celulă spermatozoidă și celule stem cu ADN-ul paternal doar într-o celulă de ou care și-a eliminat nucleul (și astfel tot ADN-ul său matern). Apoi au extras celule stem, care sunt capabile să devină orice celulă din organism, care s-a dezvoltat în embrionul rezultat. Aceste celule stem au fost apoi puse într-un blastocist separat. Hu a spus că blastocistul a fost necesar pentru a dezvolta o placentă. În cele din urmă, acest blastocist injectat cu celule stem a fost introdus în uterul unei mame surogat.

"După cunoștința noastră, este prima dată când s-au produs șoareci bi-paterni cu doi tați direcți", a spus Hu .

Dar șoarecii nu au venit bine. Într-adevăr, nașterile de succes au fost în minoritate. Din 1.023 de încercări, doar 12 pui vii s-au născut. Și puii nu erau normali. Au fost umflate cu lichide și mai mult de două ori mai mari decât puii de șoareci obișnuiți. Toți aceștia s-au străduit să alăpteze și să respire și au murit curând după naștere.

„Oamenii sunt în fața științei cu asta pentru a spune că există un potențial că doi bărbați ar putea avea un copil”, a spus Mann. "Este o cale foarte lungă."

Ceea ce face studiul, cu toate acestea, este un indiciu de ce partenogenia este mai frecventă în natură decât reproducerea numai pentru bărbați. Cercetătorii au trebuit să șteargă șapte regiuni imprimate ale genomului pentru a face reproducerea numai pentru bărbați, cu patru mai mult decât au trebuit să le șteargă pentru femei. (Pierderea suplimentară de material genetic ar putea explica de ce șoarecii cu doi tați au fost atât de anormali, a spus Mann.)

În viitor, metoda poate fi folosită pentru a studia mai îndeaproape efectele imprimării pe diverse tulburări de dezvoltare, a declarat autorul principal al studiului Qi Zhou, de asemenea al Academiei Chineze de Științe. Șoarecii ar putea fi folosiți pentru a testa modificări genetice care ar putea corecta tulburările moștenite, a spus Zhou.

Publicat inițial la .