ولدت الفئران التي لديها أبان من بيض مصنوع من خلايا جلد الذكور

انضمت سبعة فئران للتو إلى مجموعة الأبناء المكونة من أبوين من نفس الجنس - وفتحت الباب أمام الأبناء المولودين من والد واحد.

في دراسة نشرت في الطبيعة، وصف الباحثون كيف كشطوا خلايا الجلد من ذيول ذكور الفئران واستخدموها لإنشاء خلايا بويضة وظيفية. عندما تم إخصابها بالحيوانات المنوية وزرعها في بديل ، أدت الأجنة إلى نشوء صغار صحية نشأت وأنجبت أطفالًا.

هذه الدراسة هي الأحدث في محاولة استمرت عقدًا من الزمن لإعادة كتابة التكاثر. تبقى البويضة تلتقي بالحيوانات المنوية هي العقيدة. ما هو قيد اللعب هو كيفية إنشاء النصفين. بفضل تقنية iPSC (الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات) ، تمكن العلماء من تجاوز الطبيعة إلى مهندس بيض وظيفي, إعادة بناء المبايض الاصطناعية، وتؤدي إلى التمتع بالصحة فئران من أمتين. ومع ذلك ، لم يتمكن أحد من كسر وصفة النسل السليم المولود من أبوين.

أدخل الدكتور كاتسوهيكو هاياشي في جامعة كيوشو ، الذي قاد الهدف الطموح لهندسة الأمشاج - الحيوانات المنوية والبويضة - خارج الجسم. جاء حله من اختراق ذكي. عندما تنمو داخل أطباق بتري ، تميل خلايا iPSC إلى فقدان حزم من حمضها النووي ، تسمى الكروموسومات. عادةً ما يكون هذا صداعًا هائلاً لأنه يعطل السلامة الجينية للخلية.

أدرك هاياشي أنه يمكنه اختطاف الآلية. باختيار الخلايا التي تفرز الكروموسوم Y ، قام الفريق برعاية الخلايا حتى تطورت بالكامل إلى خلايا بويضة ناضجة. الخلايا - التي بدأت كخلايا جلد ذكورية - تطورت في النهاية إلى فئران طبيعية بعد الإخصاب بحيوانات منوية طبيعية.

"بروتوكول موراكامي وزملائه يفتح آفاقًا جديدة في بيولوجيا الإنجاب وأبحاث الخصوبة ،" محمد د. جوناثان بايرل وديانا ليرد من جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو (UCSF) ، اللذان لم يشاركا في الدراسة.

يبقى أن نرى ما إذا كانت الاستراتيجية ستنجح في البشر. كان معدل النجاح في الفئران منخفضًا جدًا حيث تجاوز المقتطف واحد بالمائة فقط. ومع ذلك ، فإن الدراسة هي دليل على المفهوم الذي يدفع حدود عالم التكاثر للإمكانيات. وربما على الفور ، يمكن للتقنية الأساسية أن تساعد في معالجة بعض الاضطرابات الصبغية الأكثر انتشارًا ، مثل متلازمة داون.

"هذا إنجاز مهم للغاية لتوليد البويضات والحيوانات المنوية من الخلايا الجذعية ،" محمد الدكتور رود ميتشل في مركز MRC للصحة الإنجابية ، جامعة إدنبرة ، الذي لم يشارك في الدراسة.

ثورة إنجابية

هاياشي مخضرم منذ فترة طويلة في تحويل تقنيات الإنجاب. في عام 2020 ، فريقه وصف التغييرات الجينية التي تساعد الخلايا على أن تنضج لتصبح خلايا بويضة داخل طبق. بعد عام ، هم أعيد بناء خلايا المبيض التي تغذي البيض المخصب في صغار الفئران السليمة.

في صميم هذه التقنيات هي iPSCs. باستخدام الحمام الكيميائي ، يمكن للعلماء تحويل الخلايا الناضجة ، مثل خلايا الجلد ، إلى حالة تشبه الخلايا الجذعية. iPSCs عبارة عن عجينة بيولوجية في الأساس: باستخدام حساء من "العجن" الكيميائي ، يمكن تقطيعها وتشكيلها في أي نوع من الخلايا تقريبًا.

بسبب مرونتها ، يصعب أيضًا التحكم في iPSCs. مثل معظم الخلايا ، فإنها تنقسم. ولكن عندما يتم الاحتفاظ بها داخل طبق بتري لفترة طويلة ، فإنها تتمرد وإما أن تزيل - أو تنسخ - بعضًا من كروموسوماتها. هذه الفوضى في سن المراهقة ، والتي تسمى اختلال الصيغة الصبغية ، هي لعنة عمل العلماء عند محاولة الحفاظ على مجموعة موحدة من الخلايا.

ولكن كما أظهرت الدراسة الجديدة ، فإن التمرد الجزيئي هو هدية لتوليد البويضات من الخلايا الذكرية.

X يلتقي Y و… يلتقي O؟

لنتحدث عن الكروموسومات الجنسية.

معظم الناس لديهم XX أو XY. كل من X و Y كروموسومات ، وهي عبارة عن حزم كبيرة من الحمض النووي - خيوط صور ملفوفة حول بكرة. من الناحية البيولوجية ، يولد XX البويضات ، بينما ينتج XY الحيوانات المنوية عادةً.

لكن هذا هو الشيء: لقد عرف العلماء منذ فترة طويلة أن كلا النوعين من الخلايا يبدأان من نفس المخزون. أوضح بايرل ولايرد أن هذه الخلايا التي يطلق عليها اسم الخلايا الجرثومية البدائية ، أو PGCs ، لا تعتمد على الكروموسومات X أو Y ، بل تعتمد على البيئة الكيميائية المحيطة بها لتطورها الأولي.

في عام 2017 ، على سبيل المثال ، قام فريق هاياشي بتحويل الخلايا الجذعية الجنينية إلى الخلايا الجرثومية الأولية (PGCs) ، والتي عند مزجها مع مبيض الجنين أو خلايا الخصيتين ، تنضج لتصبح إما بويضات صناعية أو حيوانات منوية.

هنا ، أخذ الفريق على عاتقه المهمة الأصعب المتمثلة في تحويل خلية XY إلى خلية XX. لقد بدأوا بمجموعة من الخلايا الجذعية الجنينية المأخوذة من الفئران التي تخلصت من كروموسومات Y الخاصة بها - وهو مورد نادر ومثير للجدل. باستخدام علامة توهج في الظلام التي تمسك فقط بالكروموسومات X ، يمكنهم مراقبة عدد النسخ الموجودة داخل الخلية بناءً على شدة الضوء (تذكر أن XX سوف يلمع أكثر من XY).

بعد زراعة الخلايا لثماني جولات داخل أطباق بتري ، وجد الفريق أن ما يقرب من ستة بالمائة من الخلايا فقدت كروموسوم Y الخاص بها بشكل متقطع. بدلاً من XY ، أصبحوا يأويون الآن X واحدًا فقط - مثل فقدان نصف زوج عيدان الطعام. ثم قام الفريق بشكل انتقائي بإقناع هذه الخلايا ، التي أُطلق عليها اسم XO ، لتقسيمها.

السبب؟ تقوم الخلايا بتكرار كروموسوماتها قبل أن تنقسم إلى اثنتين جديدتين. نظرًا لأن الخلايا تحتوي على كروموسوم X واحد فقط ، فإن بعض الخلايا الوليدة ستنتهي مع XX - بمعنى آخر ، أنثى بيولوجيًا. ساعدت إضافة عقار يسمى عكس العملية على طول العملية ، مما أدى إلى زيادة عدد خلايا XX.

ثم قام الفريق بالاستفادة من عملهم السابق. قاموا بتحويل خلايا XX إلى خلايا شبيهة بـ PGC - تلك التي يمكن أن تتطور إلى بويضة أو حيوانات منوية - ثم أضافوا خلايا مبيض الجنين لدفع خلايا جلد الذكور المحولة إلى بويضات ناضجة.

كاختبار نهائي ، قاموا بحقن الحيوانات المنوية من فأر عادي في البويضات المصنوعة في المختبر. بمساعدة امرأة بديلة ، أنتجت تجربة السماء الزرقاء أكثر من نصف دزينة من الجراء. كانت أوزانهم مماثلة لأوزان الفئران التي ولدت بالطريقة التقليدية ، وطوّرت أمهم البديلة مشيمة صحية. نمت جميع الجراء إلى مرحلة البلوغ وأنجبوا أطفالًا.

دفع الحدود

التكنولوجيا لا تزال في أيامها الأولى. أولاً ، معدل نجاحها منخفض للغاية: 7 فقط من أصل 630 من الأجنة المنقولة عاشوا ليصبحوا بالغين مكتملين. مع وجود فرصة بنسبة 1.1 في المائة فقط للنجاح - خاصة في الفئران - من الصعب بيع هذه التكنولوجيا إلى الأزواج من البشر. على الرغم من أن الفئران الصغيرة بدت طبيعية نسبيًا من حيث الوزن ويمكنها التكاثر ، إلا أنها يمكن أن تحتوي أيضًا على عيوب وراثية أو غيرها - وهو أمر يريد الفريق إجراء مزيد من التحقيق فيه.

"هناك اختلافات كبيرة بين الفأر والإنسان ،" محمد هاياشي في مؤتمر سابق.

ومع ذلك ، وبغض النظر عن التكاثر ، فقد تساعد الدراسة على الفور في فهم الاضطرابات الصبغية. متلازمة داون ، على سبيل المثال ، ناتجة عن نسخة إضافية من الكروموسوم 21. في الدراسة ، وجد الفريق أن علاج الخلايا الجذعية الجنينية للفأر التي تحتوي على عيب مماثل باستخدام الانعكاس - الدواء الذي يساعد على تحويل خلايا XY إلى XX - يخلص الفئران من النسخة الإضافية دون التأثير على الكروموسومات الأخرى. إنه بعيد عن أن يكون جاهزًا للاستخدام البشري. ومع ذلك ، يمكن لهذه التقنية أن تساعد العلماء الآخرين في تعقب التدابير الوقائية أو الفحص لاضطرابات الكروموسومات المماثلة.

ولكن ربما يكون الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو المكان الذي يمكن للتكنولوجيا أن تأخذ فيه علم الأحياء التناسلي. في تجربة جريئة ، أظهر الفريق أن الخلايا المأخوذة من سلالة واحدة من الذكور iPSC يمكن أن تلد نسلًا - صغارًا نمت إلى مرحلة البلوغ.

قال الدكتور تيتسويا إيشي ، أخصائي أخلاقيات علم الأحياء في جامعة هوكايدو ، إنه بمساعدة الأمهات البديلات ، "يشير ذلك أيضًا إلى أن الرجل العازب يمكن أن ينجب طفلًا بيولوجيًا ... في المستقبل البعيد". يمكن أن يدفع العمل أيضًا إلى الحفظ البيولوجي ، ونشر الثدييات المهددة بالانقراض من ذكر واحد فقط.

يدرك Hayashi جيدًا الأخلاق والآثار الاجتماعية لعمله. ولكن في الوقت الحالي ، ينصب تركيزه على مساعدة الناس وفك رموز - وإعادة كتابة - قواعد التكاثر.

قال بايرل ولايرد إن الدراسة تمثل "علامة فارقة في علم الأحياء التناسلي".

حقوق الصورة: كاتسوهيكو هاياشي ، جامعة أوساكا

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://singularityhub.com/2023/03/28/mice-with-two-dads-were-born-from-eggs-made-from-male-skin-cells/