A két apukájú egerek hím bőrsejtekből készült tojásokból születtek

Hét egér csatlakozott az azonos nemű szülőktől származó utódok panteonjához – és megnyitotta az ajtót az egyedülálló szülőtől született utódok előtt.

Egy tanulmány Természet, a kutatók leírták, hogyan kaparták le a bőrsejteket hím egerek farkáról, és használták fel funkcionális petesejtek létrehozására. Amikor spermával megtermékenyítették és helyettesítőbe ültették, az embriókból egészséges kölykök születtek, amelyek felnőttek, és saját babáikat szülték.

A tanulmány a legújabb a reprodukció újraírására irányuló évtizedes kísérletben. A tojás találkozása a spermával továbbra is a dogma. Az a lényeg, hogy hogyan jön létre a két félidő. Az iPSC (indukált pluripotens őssejt) technológiának köszönhetően a tudósok képesek voltak megkerülni a természetet mérnöki funkcionális tojások, mesterséges petefészkek rekonstrukciója, és egészséges egerek két anyától. Mégsem sikerült senkinek feltörnie a két apától született egészséges utód receptjét.

Lépjen be Dr. Katsuhiko Hayashi-ba a Kyushu Egyetemen, aki azt az ambiciózus célt vezette, hogy az ivarsejteket – a spermát és a petesejtet – a testen kívülre irányítsa. Megoldása egy ügyes feltörésből származott. Petri-csészékben termesztve az iPSC sejtek hajlamosak DNS-kötegeket, úgynevezett kromoszómákat elveszíteni. Általában ez hatalmas fejfájás, mert megzavarja a sejt genetikai integritását.

Hayashi rájött, hogy eltérítheti a mechanizmust. Az Y kromoszómát ürítő sejtek kiválasztásával a csapat addig táplálta a sejteket, amíg azok teljesen érett tojássejtekké nem fejlődtek. A sejtek – amelyek hím bőrsejtekként indultak – végül normális egerekké fejlődtek, miután normális spermiumokkal megtermékenyítették.

"Murakami és munkatársai protokollja új utakat nyit meg a reproduktív biológiában és a termékenységi kutatásban" mondott Dr. Jonathan Bayerl és Diana Laird a San Francisco-i Kaliforniai Egyetemen (UCSF), akik nem vettek részt a tanulmányban.

Hogy ez a stratégia beválik-e az embereknél, az majd kiderül. Az egerek sikerességi aránya nagyon alacsony volt, csak egy töredéke több mint egy százalék. A tanulmány azonban a koncepció bizonyítéka, amely tovább feszegeti a lehetőségek reproduktív birodalmának határait. És talán még azonnal, a mögöttes technológia segíthet a legelterjedtebb kromoszóma-rendellenességeink, például a Down-szindróma kezelésében.

"Ez egy nagyon fontos áttörés a petesejtek és az őssejtekből származó spermiumok előállításában" mondott Dr. Rod Mitchell az Edinburghi Egyetem MRC Reproduktív Egészségügyi Központjában, aki nem vett részt a vizsgálatban.

Reproduktív forradalom

Hayashi régóta veterán a reprodukciós technológiák átalakításában. 2020-ban az ő csapata olyan genetikai változásokat írt le, amelyek elősegítik a sejtek petesejtté történő érését egy edényben. Egy évvel később ők rekonstruált petefészeksejtek amely a megtermékenyített petéket egészséges egérkölykökké nevelte.

E technológiák középpontjában az iPSC-k állnak. Vegyi fürdő segítségével a tudósok vissza tudják alakítani az érett sejteket, például a bőrsejteket, őssejtszerű állapotba. Az iPSC-k alapvetően biológiai tészta: a kémiai „gyúrás” levesével szinte bármilyen sejttípussá alakíthatók.

Rugalmasságuk miatt az iPSC-ket is nehéz irányítani. Mint a legtöbb sejt, osztódnak. De ha túl sokáig tartják őket egy Petri-csészében, fellázadnak, és vagy kidobják – vagy megkettőzik – néhány kromoszómájukat. Ez a tinédzserkori anarchia, az úgynevezett aneuploidia, a tudósok munkájának veszélye, amikor egy sejtpopulációt próbálnak fenntartani.

De ahogy az új tanulmány is mutatja, ez a molekuláris lázadás ajándék a hímsejtekből történő tojástermeléshez.

X Találkozik Y-val és… Találkozik O-val?

Beszéljünk a nemi kromoszómákról.

A legtöbb embernek XX vagy XY. Az X és az Y is kromoszómák, amelyek nagy DNS-kötegek – egy tekercs köré tekert képszálak. Biológiailag az XX általában petesejteket, míg az XY általában spermiumokat termel.

De itt van a helyzet: a tudósok régóta tudják, hogy mindkét típusú sejt ugyanabból az állományból indul ki. Ezeket a primordiális csírasejteknek vagy PGC-knek nevezett sejtek nem az X vagy Y kromoszómákra, hanem a környező kémiai környezetükre támaszkodnak kezdeti fejlődésükhöz – magyarázta Bayerl és Laird.

2017-ben például Hayashi csapata embrionális őssejteket alakított át PGC-kké, amelyek magzati petefészek- vagy heresejtekkel keveredve mesterséges petesejtté vagy spermiummá érettek.

Itt a csapat vállalta azt a nehezebb feladatot, hogy egy XY cellát XX-essé alakítson át. Egerekből származó embrionális őssejtek egy csoportjával kezdték, amelyek Y kromoszómájukat ürítették ki – ez egy ritka és ellentmondásos forrás. Egy sötétben világító címke használatával, amely csak az X kromoszómákat ragadja meg, a fény intenzitása alapján ellenőrizni tudták, hogy hány másolat volt egy sejtben (ne feledje, az XX fényesebben fog világítani, mint az XY).

Miután a sejteket nyolc körön keresztül Petri-csészékben növesztették, a csapat azt találta, hogy a sejtek nagyjából hat százaléka szórványosan elvesztette Y kromoszómáját. XY helyett most csak egy X-et rejtettek magukban – mintha hiányoznának egy pálcikapár fele. A csapat ezután szelektíven rávette ezeket a sejteket, amelyeket XO-nak neveztek el, hogy osztódjanak.

Az OK? A sejtek megduplikálják kromoszómáikat, mielőtt két újra osztódnának. Mivel a sejteknek csak egy X-kromoszómája van, a duplikáció után a leánysejtek egy része XX-hez köt – más szóval, biológiailag nőstény. A reverzin nevű gyógyszer hozzáadása segítette a folyamatot, növelve az XX-sejtek számát.

A csapat ezután belevágott korábbi munkájába. Átalakították az XX sejteket PGC-szerű sejtekké – olyanokké, amelyek petesejtté vagy spermiummá fejlődhetnek –, majd magzati petefészeksejteket adtak hozzá, hogy az átalakult hím bőrsejteket érett tojásokká tolják.

Végső tesztként egy normál egér spermáját fecskendezték be a laboratóriumban készített tojásokba. Egy nőstény helyettesítő segítségével a kék ég kísérlet során több mint féltucat kölyök született. Súlyuk hasonló volt a hagyományos módon született egerekhez, és bérmamájuk egészséges méhlepényt fejlesztett ki. Mindegyik kölyök felnőtté vált, és megszületett a saját babájuk.

A határok feszegetése

A technika még a kezdeti korszakban jár. Egyrészt a sikerességi arány rendkívül alacsony: a 7 átvitt embrióból mindössze 630 élt felnőtté. Csupán 1.1 százalék esély van a sikerre – különösen egereknél –, nehéz eladni a technológiát férfi emberpárok számára. Bár a baba egerek súlyukat tekintve viszonylag normálisnak tűntek, és képesek szaporodni, genetikai vagy egyéb hiányosságokat is rejthetnek magukban – amit a csapat tovább szeretne vizsgálni.

"Nagy különbségek vannak az egér és az ember között" mondott Hayashi egy korábbi konferencián.

A reprodukciótól eltekintve a tanulmány azonnal segíthet a kromoszóma-rendellenességek megértésében. A Down-szindrómát például a 21-es kromoszóma egy extra kópiája okozza. A vizsgálat során a kutatócsoport azt találta, hogy a hasonló hibával rendelkező egér embrionális őssejtek reverzinnel való kezelése – ez a gyógyszer segít az XY-t XX-sejtekké alakítani – megszabadítja az egereket az extra másolatot anélkül, hogy ez más kromoszómákat érintene. Még messze nem áll készen az emberi használatra. A technológia azonban segíthet más tudósoknak a hasonló kromoszóma-rendellenességek megelőzésében vagy szűrésében.

De talán az a legérdekesebb, hogy a technológia hol tudja a reproduktív biológiát alkalmazni. Egy merész kísérletben a csapat kimutatta, hogy egyetlen hím iPSC-vonal sejtjei képesek utódokat szülni – olyan kölyköket, amelyek felnőtté váltak.

A béranyák segítségével „ez arra is utal, hogy egy egyedülálló férfinak lehet biológiai gyermeke… a távoli jövőben” – mondta Dr. Tetsuya Ishii, a Hokkaido Egyetem bioetikusa. A munka a biokonzervációt is elősegítheti, egyetlen hímből veszélyeztetett emlősöket szaporíthat.

Hayashi tisztában van munkája etikai és társadalmi vonatkozásaival. De egyelőre az emberek megsegítésén és a szaporodási szabályok megfejtésén és átírásán áll a hangsúly.

A tanulmány „mérföldkövet jelent a szaporodásbiológiában” – mondta Bayerl és Laird.

A kép forrása: Katsuhiko Hayashi, Osakai Egyetem

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://singularityhub.com/2023/03/28/mice-with-two-dads-were-born-from-eggs-made-from-male-skin-cells/