موش هایی با دو پدر از تخم های ساخته شده از سلول های پوست نر متولد شدند

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

موش‌هایی با دو پدر از تخم‌های ساخته شده از سلول‌های پوست نر متولد شده‌اند. جستجوی عمودی Ai.

هفت موش به تازگی به پانتئون فرزندان ایجاد شده از والدین همجنس پیوستند و در را به روی فرزندانی که از یک والد مجرد متولد شده بودند باز کردند.

در یک مطالعه منتشر شده در طبیعتمحققان توضیح دادند که چگونه سلول‌های پوست را از دم موش‌های نر می‌تراشند و از آن‌ها برای ایجاد سلول‌های تخمک کاربردی استفاده می‌کنند. هنگامی که با اسپرم لقاح داده شد و به یک جانشین پیوند زده شد، جنین ها باعث ایجاد توله های سالم شدند که بزرگ شدند و بچه های خود را به دنیا آوردند.

این مطالعه جدیدترین مطالعه در یک دهه تلاش برای بازنویسی بازتولید است. ملاقات تخمک با اسپرم جزم باقی مانده است. آنچه مطرح است این است که این دو نیمه چگونه تولید می شوند. به لطف فناوری iPSC (سلول های بنیادی پرتوان القایی)، دانشمندان توانسته اند طبیعت را دور بزنند. تخم مرغ های کاربردی مهندسی, بازسازی تخمدان های مصنوعی، و باعث سلامتی شود موش از دو مادر. با این حال، هیچ کس نتوانسته دستور غذای فرزندان سالمی که از دو پدر به دنیا آمده اند را بشکند.

دکتر کاتسوهیکو هایاشی در دانشگاه کیوشو را وارد کنید، که هدف بلندپروازانه مهندسی گامت ها - اسپرم و تخمک - را در خارج از بدن رهبری کرده است. راه حل او از یک هک هوشمندانه به دست آمد. هنگامی که سلول‌های iPSC در ظرف‌های پتری رشد می‌کنند، دسته‌هایی از DNA خود را که کروموزوم نامیده می‌شوند، از دست می‌دهند. به طور معمول، این یک سردرد بزرگ است زیرا یکپارچگی ژنتیکی سلول را مختل می کند.

هایاشی متوجه شد که می تواند مکانیسم را ربوده باشد. با انتخاب سلول‌هایی که کروموزوم Y را می‌ریزند، این تیم سلول‌ها را تا زمانی که به طور کامل به سلول‌های تخمک بالغ تبدیل شوند، پرورش دادند. سلول ها – که به عنوان سلول های پوست نر شروع شدند – در نهایت پس از لقاح با اسپرم طبیعی به موش های طبیعی تبدیل شدند.

پروتکل موراکامی و همکاران راه های جدیدی را در تحقیقات زیست شناسی تولید مثل و باروری باز می کند. گفت: دکتر جاناتان بایرل و دایانا لرد در دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو (UCSF) که در این مطالعه شرکت نداشتند.

اینکه آیا این استراتژی در انسان ها جواب می دهد یا خیر، باید دید. میزان موفقیت در موش‌ها بسیار پایین بود و تنها یک قطعه بیش از یک درصد بود. با این حال، این مطالعه اثبات مفهومی است که مرزهای قلمرو تولید مثل احتمالات را بیشتر می‌کشد. و شاید سریع‌تر، فناوری زیربنایی می‌تواند به مقابله با برخی از شایع‌ترین اختلالات کروموزومی مانند سندرم داون کمک کند.

این یک پیشرفت بسیار مهم برای تولید تخمک و اسپرم از سلول های بنیادی است. گفت: دکتر راد میچل در مرکز MRC برای سلامت باروری، دانشگاه ادینبورگ، که در این مطالعه شرکت نداشت.

انقلاب تولیدمثلی

هایاشی یک کهنه کار قدیمی در تغییر فناوری های تولید مثل است. در سال 2020، تیم او تغییرات ژنتیکی را توصیف کرد که به سلول‌ها کمک می‌کند تا به سلول‌های تخمک در داخل ظرف بالغ شوند. یک سال بعد، آنها سلول های تخمدان بازسازی شده که تخم‌های بارور شده را به صورت توله‌های موش سالم پرورش داد.

هسته اصلی این فناوری ها iPSC ها هستند. با استفاده از حمام شیمیایی، دانشمندان می توانند سلول های بالغ مانند سلول های پوست را به حالتی شبیه سلول های بنیادی تبدیل کنند. iPSCها اساساً خمیر بازی بیولوژیکی هستند: با یک سوپ از "خمیر کردن" شیمیایی، می توان آنها را به هر نوع سلولی تبدیل کرد.

به دلیل انعطاف پذیری، کنترل iPSC ها نیز سخت است. مانند اکثر سلول ها، آنها تقسیم می شوند. اما وقتی برای مدت طولانی در ظرف پتری نگهداری می‌شوند، عصیان می‌کنند و برخی از کروموزوم‌های خود را می‌ریزند یا تکرار می‌کنند. این هرج و مرج نوجوانان که آنیوپلوئیدی نامیده می شود، در تلاش برای حفظ یک جمعیت یکنواخت از سلول ها، آفت کار دانشمندان است.

اما همانطور که مطالعه جدید نشان می دهد، شورش مولکولی هدیه ای برای تولید تخمک از سلول های مردانه است.

X با Y و ... ملاقات با O؟

بیایید در مورد کروموزوم های جنسی صحبت کنیم.

اکثر مردم یا XX یا XY دارند. هر دو X و Y کروموزوم هایی هستند که بسته های بزرگی از DNA هستند - رشته های تصویری که دور یک قرقره پیچیده شده اند. از نظر بیولوژیکی، XX معمولاً تخمک تولید می کند، در حالی که XY معمولاً اسپرم تولید می کند.

اما نکته اینجاست: دانشمندان مدت‌هاست می‌دانند که هر دو نوع سلول از یک انبار شروع می‌شوند. Bayerl و Laird توضیح دادند که این سلول‌ها که سلول‌های زایای اولیه یا PGC نامیده می‌شوند، به کروموزوم‌های X یا Y متکی نیستند، بلکه به محیط شیمیایی اطراف خود برای رشد اولیه خود متکی هستند.

برای مثال، در سال 2017، تیم هایاشی سلول‌های بنیادی جنینی را به PGC تبدیل کردند که وقتی با سلول‌های تخمدان یا بیضه جنین مخلوط می‌شد، به تخمک یا اسپرم مصنوعی بالغ می‌شد.

در اینجا، تیم وظیفه سخت‌تر تبدیل سلول XY به XX را بر عهده گرفت. آنها با گروهی از سلول‌های بنیادی جنینی موش‌هایی که کروموزوم‌های Y خود را می‌ریزند شروع کردند - منبعی نادر و بحث‌برانگیز. با استفاده از یک برچسب درخشش در تاریکی که فقط روی کروموزوم‌های X می‌گیرد، آن‌ها می‌توانند بر اساس شدت نور، تعداد کپی‌های درون یک سلول را بررسی کنند (به یاد داشته باشید، XX روشن‌تر از XY خواهد درخشید).

پس از رشد سلول ها به مدت هشت دور در ظروف پتری، تیم دریافتند که تقریباً شش درصد از سلول ها کروموزوم Y خود را به طور پراکنده از دست دادند. به جای XY، آنها اکنون فقط یک X را در خود جای داده بودند - مانند گم شدن نیمی از یک جفت چاپستیک. سپس این تیم به طور انتخابی این سلول‌ها را که XO نامیده می‌شوند، تشویق کردند تا تقسیم شوند.

دلیل؟ سلول ها قبل از تقسیم شدن به دو کروموزوم جدید، کروموزوم های خود را تکثیر می کنند. از آنجایی که سلول‌ها فقط یک کروموزوم X دارند، پس از تکثیر برخی از سلول‌های دختر به XX ختم می‌شوند - به عبارت دیگر، از نظر بیولوژیکی ماده هستند. افزودن دارویی به نام ریورسین به این روند کمک کرد و تعداد سلول های XX را افزایش داد.

سپس تیم به کارهای قبلی خود دست زد. آنها سلول‌های XX را به سلول‌های شبیه PGC تبدیل کردند - آنهایی که می‌توانند به تخمک یا اسپرم تبدیل شوند - و سپس سلول‌های تخمدان جنین را اضافه کردند تا سلول‌های پوست مرد تبدیل شده را به تخمک‌های بالغ فشار دهند.

آنها به عنوان آزمایش نهایی، اسپرم یک موش معمولی را به تخمک های آزمایشگاهی تزریق کردند. با کمک یک جانشین ماده، آزمایش آسمان آبی بیش از نیم دوجین توله را تولید کرد. وزن آنها شبیه موش هایی بود که به روش سنتی متولد شده بودند و مادر جانشین آنها جفت سالمی ایجاد کرد. همه توله ها تا بزرگسالی رشد کردند و بچه های خودشان را داشتند.

فشار دادن مرزها

این فناوری هنوز در روزهای اولیه خود است. برای یکی، میزان موفقیت آن بسیار پایین است: تنها 7 جنین از 630 جنین منتقل شده، بالغ شده اند. با تنها 1.1 درصد شانس موفقیت - به ویژه در موش ها - فروش این فناوری برای زوج های مرد بسیار دشوار است. اگرچه بچه موش‌ها از نظر وزن نسبتاً طبیعی به نظر می‌رسند و می‌توانند تولید مثل کنند، اما می‌توانند دارای نقص‌های ژنتیکی یا دیگر باشند - چیزی که تیم می‌خواهد بیشتر آن را بررسی کند.

"تفاوت های بزرگی بین موش و انسان وجود دارد" گفت: هایاشی در کنفرانس قبلی

گفتنی است، جدای از تولید مثل، این مطالعه ممکن است بلافاصله به درک اختلالات کروموزومی کمک کند. به عنوان مثال، سندرم داون توسط یک کپی اضافی از کروموزوم 21 ایجاد می‌شود. در این مطالعه، تیم تحقیقاتی دریافت که درمان سلول‌های بنیادی جنینی موش با نقص مشابه با داروی reversine که به تبدیل سلول‌های XY به XX کمک می‌کند، موش‌ها را از شر کپی اضافی بدون تأثیر بر سایر کروموزوم ها. دور از دسترس بودن برای استفاده انسانی است. با این حال، این فناوری می تواند به سایر دانشمندان کمک کند تا اقدامات پیشگیرانه یا غربالگری برای اختلالات کروموزومی مشابه را جستجو کنند.

اما شاید جالب‌ترین چیز این است که این فناوری می‌تواند زیست‌شناسی تولید مثل را به کجا برساند. در یک آزمایش جسورانه، این تیم نشان داد که سلول‌های یک خط iPSC نر می‌توانند فرزندانی به دنیا بیاورند - نوزادانی که تا بزرگسالی رشد کردند.

دکتر تتسویا ایشی، یک متخصص اخلاق زیستی در دانشگاه هوکایدو، گفت: با کمک مادران جایگزین، «همچنین نشان می‌دهد که یک مرد مجرد می‌تواند در آینده‌ای دور صاحب فرزندی بیولوژیکی شود». این کار همچنین می‌تواند حفاظت زیستی را پیش ببرد و پستانداران در حال انقراض را فقط از یک نر تکثیر کند.

هایاشی به خوبی از اخلاق و مفاهیم اجتماعی کار خود آگاه است. اما در حال حاضر، تمرکز او بر کمک به مردم و رمزگشایی - و بازنویسی - قوانین بازتولید است.

Bayerl و Laird می گویند که این مطالعه یک نقطه عطف در زیست شناسی تولید مثل است.

اعتبار تصویر: Katsuhiko Hayashi، دانشگاه اوزاکا