Tikus Dengan Dua Ayah Lahir Dari Telur Yang Terbuat Dari Sel Kulit Pria

Tujuh tikus baru saja bergabung dengan jajaran keturunan yang diciptakan dari orang tua sesama jenis—dan membuka pintu bagi keturunan yang lahir dari orang tua tunggal.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Alam, peneliti menggambarkan bagaimana mereka mengikis sel kulit dari ekor tikus jantan dan menggunakannya untuk membuat sel telur fungsional. Ketika dibuahi dengan sperma dan ditransplantasikan ke ibu pengganti, embrio tersebut memunculkan anak anjing yang sehat, yang tumbuh dan memiliki bayi sendiri.

Studi ini adalah yang terbaru dalam upaya selama satu dekade untuk menulis ulang reproduksi. Telur bertemu sperma tetap dogma. Apa yang dimainkan adalah bagaimana kedua bagian dihasilkan. Berkat teknologi iPSC (sel punca pluripoten yang diinduksi), para ilmuwan telah mampu melewati alam merekayasa telur fungsional, merekonstruksi ovarium buatan, dan menimbulkan sehat tikus dari dua induk. Namun belum ada yang bisa memecahkan resep keturunan sehat yang lahir dari dua ayah.

Masukkan Dr. Katsuhiko Hayashi di Universitas Kyushu, yang telah memimpin tujuan ambisius untuk merekayasa gamet—sperma dan sel telur—di luar tubuh. Solusinya datang dari peretasan yang cerdas. Saat ditanam di dalam cawan petri, sel iPSC cenderung kehilangan kumpulan DNA mereka, yang disebut kromosom. Biasanya, ini adalah sakit kepala yang parah karena mengganggu integritas genetik sel.

Hayashi menyadari dia bisa membajak mekanisme tersebut. Dengan memilih sel-sel yang melepaskan kromosom Y, tim memelihara sel-sel tersebut hingga berkembang sempurna menjadi sel telur yang matang. Sel-sel tersebut—yang dimulai sebagai sel kulit laki-laki—akhirnya berkembang menjadi tikus normal setelah pembuahan dengan sperma normal.

“Protokol Murakami dan rekan kerja membuka jalan baru dalam penelitian biologi reproduksi dan kesuburan,” tersebut Drs. Jonathan Bayerl dan Diana Laird di University of California, San Francisco (UCSF), yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

Apakah strategi itu akan berhasil pada manusia masih harus dilihat. Tingkat keberhasilan pada tikus sangat rendah hanya satu cuplikan di atas satu persen. Namun penelitian ini adalah bukti konsep yang semakin mendorong batas-batas kemungkinan bidang reproduksi. Dan mungkin lebih cepat, teknologi yang mendasarinya dapat membantu mengatasi beberapa kelainan kromosom yang paling umum, seperti sindrom Down.

“Ini adalah terobosan yang sangat penting untuk menghasilkan sel telur dan sperma dari sel punca,” tersebut Dr. Rod Mitchell di MRC Center for Reproductive Health, University of Edinburgh, yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

Revolusi Reproduksi

Hayashi adalah veteran lama dalam mengubah teknologi reproduksi. Pada tahun 2020, timnya menggambarkan perubahan genetik yang membantu sel matang menjadi sel telur di dalam cawan. Setahun kemudian, mereka merekonstruksi sel ovarium yang memelihara telur yang telah dibuahi menjadi anak tikus yang sehat.

Inti dari teknologi ini adalah iPSC. Menggunakan mandi kimia, para ilmuwan dapat mengubah sel-sel dewasa, seperti sel-sel kulit, kembali ke keadaan seperti sel induk. iPSC pada dasarnya adalah adonan mainan biologis: dengan sup bahan kimia "pengocok", mereka dapat dibujuk dan dibuat menjadi hampir semua jenis sel.

Karena fleksibilitasnya, iPSC juga sulit dikendalikan. Seperti kebanyakan sel, mereka membelah. Tapi ketika terlalu lama disimpan di dalam cawan petri, mereka memberontak dan menumpahkan—atau menggandakan—beberapa kromosom mereka. Anarki remaja ini, yang disebut aneuploidi, adalah kutukan dari pekerjaan para ilmuwan ketika mencoba untuk menjaga populasi sel yang seragam.

Tetapi seperti yang ditunjukkan oleh studi baru, pemberontakan molekuler adalah hadiah untuk menghasilkan telur dari sel laki-laki.

X Bertemu Y dan… Bertemu O?

Mari kita bicara tentang kromosom seks.

Kebanyakan orang memiliki XX atau XY. Baik X maupun Y adalah kromosom, yang merupakan kumpulan besar DNA—benang gambar yang melilit gulungan. Secara biologis, XX biasanya menghasilkan sel telur, sedangkan XY biasanya menghasilkan sperma.

Tapi inilah masalahnya: para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa kedua jenis sel ini bermula dari stok yang sama. Dijuluki sel kuman primordial, atau PGC, sel-sel ini tidak bergantung pada kromosom X atau Y, melainkan pada lingkungan kimiawi di sekitarnya untuk perkembangan awal mereka, jelas Bayerl dan Laird.

Pada 2017, misalnya, tim Hayashi mengubah sel punca embrionik menjadi PGC, yang bila dicampur dengan ovarium janin atau sel testis menjadi matang menjadi sel telur atau sperma buatan.

Di sini, tim mengambil tugas yang lebih sulit untuk mengubah sel XY menjadi sel XX. Mereka mulai dengan sekelompok sel punca embrionik dari tikus yang melepaskan kromosom Y mereka—sumber daya yang langka dan kontroversial. Dengan menggunakan tag glow-in-the-dark yang hanya menangkap kromosom X, mereka dapat memantau berapa banyak salinan yang ada di dalam sel berdasarkan intensitas cahaya (ingat, XX akan bersinar lebih terang daripada XY).

Setelah menumbuhkan sel selama delapan putaran di dalam cawan petri, tim menemukan bahwa sekitar enam persen sel kehilangan kromosom Y secara sporadis. Daripada XY, mereka sekarang hanya menyimpan satu X — seperti kehilangan setengah dari sepasang sumpit. Tim kemudian secara selektif membujuk sel-sel ini, yang disebut XO, untuk membelah.

Alasannya? Sel menggandakan kromosom mereka sebelum membelah menjadi dua yang baru. Karena sel hanya memiliki satu kromosom X, setelah duplikasi beberapa sel anak akan berakhir dengan XX—dengan kata lain, secara biologis perempuan. Menambahkan obat yang disebut reversine membantu prosesnya, meningkatkan jumlah sel XX.

Tim kemudian memanfaatkan pekerjaan mereka sebelumnya. Mereka mengubah sel XX menjadi sel mirip PGC—sel yang dapat berkembang menjadi sel telur atau sperma—dan kemudian menambahkan sel ovarium janin untuk mendorong sel kulit pria yang telah berubah menjadi sel telur yang matang.

Sebagai ujian akhir, mereka menyuntikkan sperma dari tikus normal ke dalam sel telur buatan laboratorium. Dengan bantuan ibu pengganti, percobaan langit biru menghasilkan lebih dari setengah lusin anak anjing. Bobot mereka mirip dengan tikus yang lahir dengan cara tradisional, dan ibu pengganti mereka mengembangkan plasenta yang sehat. Semua anak anjing tumbuh menjadi dewasa dan memiliki bayi sendiri.

Mendorong Batas

Teknologi ini masih dalam masa-masa awal. Pertama, tingkat keberhasilannya sangat rendah: hanya 7 dari 630 embrio yang ditransfer hidup sampai dewasa. Dengan peluang hanya 1.1 persen untuk berhasil—terutama pada tikus—penjualan yang sulit untuk menghadirkan teknologi tersebut ke pasangan manusia pria. Meskipun bayi tikus tampak relatif normal dalam hal berat badan dan dapat bereproduksi, mereka juga dapat memiliki kekurangan genetik atau lainnya — sesuatu yang ingin diselidiki lebih lanjut oleh tim.

“Ada perbedaan besar antara tikus dan manusia,” tersebut Hayashi di konferensi sebelumnya.

Meskipun demikian, selain reproduksi, penelitian ini dapat segera membantu untuk memahami gangguan kromosom. Sindrom Down, misalnya, disebabkan oleh salinan tambahan kromosom 21. Dalam studi tersebut, tim menemukan bahwa mengobati sel punca embrionik tikus yang memiliki cacat serupa dengan reversine—obat yang membantu mengubah sel XY menjadi XX—menyingkirkan tikus dari salinan ekstra tanpa mempengaruhi kromosom lainnya. Ini jauh dari siap untuk digunakan manusia. Namun, teknologi tersebut dapat membantu ilmuwan lain memburu tindakan pencegahan atau penyaringan untuk gangguan kromosom yang serupa.

Tapi mungkin yang paling menarik adalah di mana teknologi itu bisa membawa biologi reproduksi. Dalam percobaan yang berani, tim menunjukkan bahwa sel-sel dari satu garis iPSC jantan dapat melahirkan keturunan — anak anjing yang tumbuh menjadi dewasa.

Dengan bantuan ibu pengganti, “itu juga menunjukkan bahwa seorang pria lajang dapat memiliki anak kandung… di masa depan yang jauh,” kata Dr. Tetsuya Ishii, ahli bioetika di Universitas Hokkaido. Pekerjaan itu juga dapat mendorong biokonservasi, menyebarkan mamalia yang terancam punah hanya dari satu jantan.

Hayashi sangat menyadari etika dan implikasi sosial dari karyanya. Namun untuk saat ini, fokusnya adalah membantu orang dan mengartikan—dan menulis ulang—aturan reproduksi.

Studi ini menandai “tonggak sejarah dalam biologi reproduksi,” kata Bayerl dan Laird.

Kredit Gambar: Katsuhiko Hayashi, Universitas Osaka

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://singularityhub.com/2023/03/28/mice-with-two-dads-were-born-from-eggs-made-from-male-skin-cells/