Hiiret, joilla on kaksi isää, syntyivät urospuolisista ihosoluista valmistetuista munista

Seitsemän hiirtä liittyi juuri samaa sukupuolta olevista vanhemmista luotujen jälkeläisten panteoniin ja avasi oven yksinhuoltajavanhemmista syntyneille jälkeläisille.

Tutkimuksessa julkaistiin luonto, tutkijat kuvailivat, kuinka he raapivat ihosoluja uroshiirten hännistä ja käyttivät niitä toimivien munasolujen luomiseen. Kun alkiot hedelmöitettiin siittiöstä ja siirrettiin korvikeeseen, niistä syntyi terveitä pentuja, jotka kasvoivat ja saivat omia vauvoja.

Tutkimus on viimeisin vuosikymmenen kestäneessä yrityksessä kirjoittaa uudelleen lisääntyminen. Muna kohtaa siittiön pysyy dogmana. Pelissä on se, miten kaksi puoliskoa luodaan. iPSC-teknologian (induced pluripotent stem cell) ansiosta tiedemiehet ovat voineet ohittaa luonnon insinööritoiminnalliset munat, rekonstruoida keinotekoisia munasarjoja, ja synnyttää terveitä hiiret kahdelta äidiltä. Kukaan ei kuitenkaan ole kyennyt murtamaan reseptiä kahdesta isästä syntyneistä terveistä jälkeläisistä.

Tule Kyushun yliopistoon tohtori Katsuhiko Hayashiin, joka on johtanut kunnianhimoisen tavoitteen muodostaa sukusolujen – siittiöiden ja munasolujen – muokkaaminen kehon ulkopuolelle. Hänen ratkaisunsa tuli älykkäästä hakkeroinnista. Petrimaljoissa kasvatettuina iPSC-soluilla on taipumus menettää DNA-nippuja, joita kutsutaan kromosomeiksi. Normaalisti tämä on massiivinen päänsärky, koska se häiritsee solun geneettistä eheyttä.

Hayashi tajusi voivansa kaapata mekanismin. Valitessaan Y-kromosomin irrottavia soluja ryhmä hoiti soluja, kunnes ne kehittyivät täysin kypsiksi munasoluiksi. Solut - jotka alkoivat urospuolisista ihosoluista - kehittyivät lopulta normaaleiksi hiiriksi hedelmöittymisen jälkeen normaalilla siittiöllä.

"Murakami ja työtovereiden protokolla avaa uusia väyliä lisääntymisbiologiassa ja hedelmällisyystutkimuksessa", sanoi Drs. Jonathan Bayerl ja Diana Laird Kalifornian yliopistosta San Franciscosta (UCSF), jotka eivät olleet mukana tutkimuksessa.

Nähtäväksi jää, toimiiko strategia ihmisillä. Hiirillä onnistumisprosentti oli erittäin alhainen, vain katkelma yli prosentin. Tutkimus on kuitenkin todiste konseptista, joka edelleen työntää mahdollisuuksien lisääntymisalueen rajoja. Ja ehkä välittömämmin taustalla oleva tekniikka voi auttaa käsittelemään joitain yleisimmistä kromosomihäiriöistämme, kuten Downin oireyhtymästä.

"Tämä on erittäin tärkeä läpimurto munasolujen ja siittiöiden synnylle kantasoluista", sanoi Tri Rod Mitchell Edinburghin yliopiston lisääntymisterveyskeskuksen MRC-keskuksesta, joka ei ollut mukana tutkimuksessa.

Lisääntymisvallankumous

Hayashi on pitkäaikainen veteraani lisääntymistekniikoiden muuttamisessa. Vuonna 2020, hänen joukkueensa kuvaili geneettisiä muutoksia, jotka auttavat soluja kypsymään munasoluiksi astian sisällä. Vuotta myöhemmin he rekonstruoidut munasarjasolut joka kasvatti hedelmöittyneitä munia terveiksi hiirenpentuiksi.

Näiden teknologioiden ytimessä ovat iPSC:t. Kemiallisen kylvyn avulla tutkijat voivat muuttaa kypsiä soluja, kuten ihosoluja, takaisin kantasolumaiseen tilaan. iPSC:t ovat pohjimmiltaan biologista taikinaa: kemiallisen "vaivaamisen" avulla niitä voidaan houkutella ja muokata lähes minkä tahansa tyyppisiksi soluiksi.

Joustavuuden vuoksi iPSC:itä on myös vaikea hallita. Kuten useimmat solut, ne jakautuvat. Mutta kun niitä pidetään petrimaljassa liian kauan, ne kapinoivat ja joko irrottavat – tai kopioivat – osan kromosomeistaan. Tämä teini-iän anarkia, jota kutsutaan aneuploidiaksi, on tutkijoiden työn haitta, kun he yrittävät säilyttää yhtenäisen solupopulaation.

Mutta kuten uusi tutkimus osoittaa, tämä molekyylikapina on lahja munasolujen tuottamiseen miessoluista.

X Täyttää Y:n ja… täyttää O:n?

Puhutaanpa sukupuolikromosomeista.

Useimmilla ihmisillä on joko XX tai XY. Sekä X että Y ovat kromosomeja, jotka ovat suuria DNA-kimppuja - kuvalankoja, jotka on kiedottu puolan ympärille. Biologisesti XX tuottaa yleensä munasoluja, kun taas XY tuottaa normaalisti siittiöitä.

Mutta tässä on asia: tutkijat ovat pitkään tienneet, että molemmat solutyypit alkavat samasta varastosta. Ensisijaisiksi sukusoluiksi tai PGC:iksi kutsutut solut eivät luota X- tai Y-kromosomeihin, vaan niitä ympäröivään kemialliseen ympäristöön alkuperäisessä kehityksessään, Bayerl ja Laird selittivät.

Esimerkiksi vuonna 2017 Hayashin tiimi muutti alkion kantasolut PGC:iksi, jotka sekoittuessaan sikiön munasarja- tai kivessoluihin kypsyivät joko keinomunasoluiksi tai siittiöiksi.

Täällä ryhmä otti vaikeamman tehtävän muuttaa XY-solu XX-soluksi. He aloittivat ryhmästä alkion kantasoluja hiiristä, jotka irtisanoivat Y-kromosominsa - harvinainen ja kiistanalainen resurssi. Käyttämällä pimeässä hohtavaa tunnistetta, joka tarttuu vain X-kromosomeihin, he voivat seurata, kuinka monta kopiota solussa oli valon voimakkuuden perusteella (muista, että XX loistaa kirkkaammin kuin XY).

Kasvattuaan soluja kahdeksan kierroksen ajan petrimaljoissa, ryhmä havaitsi, että noin kuusi prosenttia soluista menetti satunnaisesti Y-kromosominsa. XY:n sijaan heillä oli nyt vain yksi X - aivan kuin puuttuisi puolet syömäpuikiparista. Sitten ryhmä houkutteli valikoivasti nämä solut, nimeltään XO, jakautumaan.

Syy? Solut monistavat kromosominsa ennen kuin ne jakautuvat kahdeksi uudeksi. Koska soluilla on vain yksi X-kromosomi, monistumisen jälkeen osa tytärsoluista päätyy XX:ään – toisin sanoen biologisesti naaraan. Reversiini-nimisen lääkkeen lisääminen auttoi prosessia ja lisäsi XX-solujen määrää.

Tämän jälkeen tiimi otti huomioon aikaisemman työnsä. He muuttivat XX-solut PGC:n kaltaisiksi soluiksi – sellaisiksi, jotka voivat kehittyä munasoluiksi tai siittiöiksi – ja sitten lisäsivät sikiön munasarjasoluja työntämään muunnetut urospuoliset ihosolut kypsiksi muniksi.

Lopullisena testinä he ruiskuttivat normaalin hiiren siittiöitä laboratoriossa valmistettuihin muniin. Sininen taivas -kokeessa syntyi naaraskorvikkeen avulla yli puoli tusinaa pentua. Heidän painonsa olivat samankaltaisia ​​kuin perinteisellä tavalla syntyneillä hiirillä, ja heidän sijaisäidilleen kehittyi terve istukka. Kaikki pennut kasvoivat aikuisiksi ja saivat omia vauvoja.

Rajoittaminen

Tekniikka on vielä alkuaikoinaan. Ensinnäkin sen onnistumisprosentti on erittäin alhainen: vain 7 630 siirretystä alkiosta eli täysikasvuisina. Vain 1.1 prosentin todennäköisyys menestyä – varsinkin hiirillä – on vaikea myydä teknologiaa miespuolisille ihmispareille. Vaikka hiirenpoikaset vaikuttivat suhteellisen normaaleilta painoltaan ja pystyivät lisääntymään, niissä saattoi olla myös geneettisiä tai muita puutteita - jotain, jota ryhmä haluaa edelleen tutkia.

"Hiiren ja ihmisen välillä on suuria eroja" sanoi Hayashi aikaisemmassa konferenssissa.

Se sanoi, lisääntymistä lukuun ottamatta, tutkimus voi välittömästi auttaa ymmärtämään kromosomihäiriöitä. Esimerkiksi Downin oireyhtymä johtuu kromosomin 21 ylimääräisestä kopiosta. Tutkimuksessa ryhmä havaitsi, että hiiren alkion kantasolujen, joissa on samanlainen vika, hoito reversiinillä – lääkkeellä, joka auttaa muuttamaan XY:n XX-soluiksi – vapauttaa hiiret ylimääräinen kopio vaikuttamatta muihin kromosomeihin. Se on kaukana siitä, että se olisi valmis ihmisten käyttöön. Tekniikka voisi kuitenkin auttaa muita tutkijoita etsimään ennaltaehkäiseviä tai seulontatoimenpiteitä vastaaville kromosomihäiriöille.

Mutta ehkä kiehtovinta on se, missä tekniikka voi viedä lisääntymisbiologian. Rohkeassa kokeessa ryhmä osoitti, että yhden urospuolisen iPSC-linjan solut voivat synnyttää jälkeläisiä - pentuja, jotka kasvoivat aikuisiksi.

Sijaisäitien avulla "se viittaa myös siihen, että yksittäinen mies voisi saada biologisen lapsen… kaukaisessa tulevaisuudessa", sanoi Hokkaidon yliopiston bioeettikko tohtori Tetsuya Ishii. Työ voisi myös edistää biokonservaatiota, lisäämällä uhanalaisia ​​nisäkkäitä vain yhdestä uroksesta.

Hayashi on hyvin tietoinen työnsä etiikasta ja sosiaalisista vaikutuksista. Mutta toistaiseksi hän keskittyy ihmisten auttamiseen ja lisääntymissääntöjen tulkitsemiseen ja uudelleenkirjoittamiseen.

Tutkimus on "virstanpylväs lisääntymisbiologiassa", Bayerl ja Laird sanoivat.

Kuvan luotto: Katsuhiko Hayashi, Osakan yliopisto

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://singularityhub.com/2023/03/28/mice-with-two-dads-were-born-from-eggs-made-from-male-skin-cells/