עכברים עם שני אבות נולדו מביצים שנעשו מתאי עור זכריים

שבעה עכברים פשוט הצטרפו לפנתיאון הצאצאים שנוצרו מהורים חד מיניים - ופתחו את הדלת לצאצאים שנולדו מהורה יחיד.

במחקר שפורסם ב טבע, תיארו החוקרים כיצד הם גרדו תאי עור מזנבותיהם של עכברים זכרים והשתמשו בהם ליצירת תאי ביצית פונקציונליים. כשהופרו בזרע והושתלו בפונדקאית, העוברים הולידו גורים בריאים, שגדלו והולידו תינוקות משלהם.

המחקר הוא האחרון בניסיון של עשור לשכתב את השעתוק. ביצה פוגשת זרע נותרה הדוגמה. מה שמשחק הוא איך נוצרים שני החצאים. הודות לטכנולוגיית iPSC (induced pluripotent stam cell), מדענים הצליחו לעקוף את הטבע מהנדס ביצים פונקציונליות, לשחזר שחלות מלאכותיות, ומוליד בריא עכברים משתי אמהות. אולם אף אחד לא הצליח לפצח את המתכון של צאצאים בריאים שנולדו משני אבות.

היכנסו לד"ר קצוהיקו הייאשי באוניברסיטת קיושו, שהוביל את המטרה השאפתנית להנדס גמטות - זרע וביצית - מחוץ לגוף. הפתרון שלו הגיע מפריצה חכמה. כאשר גדלים בתוך צלחות פטרי, תאי iPSC נוטים לאבד צרורות של ה-DNA שלהם, הנקראים כרומוזומים. בדרך כלל, זהו כאב ראש מסיבי מכיוון שהוא משבש את השלמות הגנטית של התא.

חייאשי הבין שהוא יכול לחטוף את המנגנון. בבחירת תאים שמשילים את כרומוזום Y, הצוות טיפח את התאים עד שהתפתחו במלואם לתאי ביצית בוגרים. התאים - שהתחילו כתאי עור זכריים - התפתחו בסופו של דבר לעכברים נורמליים לאחר הפריה עם זרע רגיל.

"פרוטוקול מורקמי ועמיתיו לעבודה פותח אפיקים חדשים בביולוגיה של הרבייה ובמחקרי פוריות", אמר דרס. ג'ונתן באיירל ודיאנה ליירד מאוניברסיטת קליפורניה, סן פרנסיסקו (UCSF), שלא היו מעורבים במחקר.

האם האסטרטגיה תעבוד בבני אדם נותר לראות. שיעור ההצלחה בעכברים היה נמוך מאוד רק בקטע של למעלה מאחוז אחד. אולם המחקר הוא הוכחה לקונספט שדוחף עוד יותר את גבולות תחום הרבייה של האפשרויות. ואולי באופן מיידי יותר, הטכנולוגיה הבסיסית יכולה לעזור להתמודד עם כמה מההפרעות הכרומוזומליות השכיחות ביותר שלנו, כמו תסמונת דאון.

"זוהי פריצת דרך חשובה מאוד ליצירת ביציות וזרע מתאי גזע", אמר ד"ר רוד מיטשל ממרכז MRC לבריאות הרבייה, אוניברסיטת אדינבורו, שלא היה מעורב במחקר.

מהפכת רבייה

Hayashi הוא ותיק ותיק בשינוי טכנולוגיות רבייה. בשנת 2020, הקבוצה שלו תיאר שינויים גנטיים שעוזרים לתאים להבשיל לתאי ביצה בתוך צלחת. שנה לאחר מכן, הם תאי שחלה משוחזרים שטיפח ביציות מופרות לגורי עכברים בריאים.

בליבת הטכנולוגיות הללו נמצאות iPSCs. באמצעות אמבטיה כימית, מדענים יכולים להפוך תאים בוגרים, כגון תאי עור, בחזרה למצב דמוי תאי גזע. iPSCs הם בעצם בצק משחק ביולוגי: עם מרק של "לישה" כימית, ניתן לשדל אותם ולעצב אותם לכמעט כל סוג של תא.

בגלל הגמישות שלהם, קשה לשלוט גם ב-iPSCs. כמו רוב התאים, הם מתחלקים. אבל כשהם נשמרים בתוך צלחת פטרי זמן רב מדי, הם מורדים או משילים - או משכפלים - חלק מהכרומוזומים שלהם. האנרכיה של בני נוער זו, הנקראת אנופלואידית, היא הטרדה של עבודתם של מדענים כאשר מנסים לשמור על אוכלוסייה אחידה של תאים.

אבל כפי שמראה המחקר החדש, המרד המולקולרי הוא מתנה לייצור ביצים מתאי זכר.

X פוגש את Y ו...פוגש את O?

בואו נדבר על כרומוזומי מין.

לרוב האנשים יש XX או XY. גם X וגם Y הם כרומוזומים, שהם צרורות גדולות של DNA - חוטי תמונה עטופים סביב סליל. מבחינה ביולוגית, XX בדרך כלל מייצר ביציות, בעוד XY מייצר בדרך כלל זרע.

אבל זה העניין: מדענים יודעים זה מכבר ששני סוגי התאים מתחילים מאותו מלאי. תאי נבט קדומים, או PGCs, תאים אלה אינם מסתמכים על כרומוזומי X או Y, אלא על הסביבה הכימית הסובבת שלהם לצורך התפתחותם הראשונית, הסבירו באיירל ולירד.

בשנת 2017, למשל, הצוות של Hayashi הפך תאי גזע עובריים ל-PGCs, שכאשר ערבבו עם תאי שחלות עובריים או אשכים הבשילו לביצים מלאכותיות או לזרע.

כאן, הצוות לקח על עצמו את המשימה הקשה יותר של הפיכת תא XY לתא XX. הם התחילו עם קבוצה של תאי גזע עובריים מעכברים שהשילו את כרומוזומי ה-Y שלהם - משאב נדיר ושנוי במחלוקת. באמצעות תג זוהר בחושך שתופס רק בכרומוזומי X, הם יכלו לעקוב אחר כמה עותקים יש בתוך תא על סמך עוצמת האור (זכור, XX יזרח בבהירות יותר מ-XY).

לאחר גידול התאים במשך שמונה סבבים בתוך צלחות פטרי, הצוות מצא שכשישה אחוזים מהתאים איבדו באופן ספורדי את כרומוזום ה-Y שלהם. במקום XY, עכשיו הם מכילים רק X אחד - כמו חסר חצי מזוג מקלות אכילה. לאחר מכן, הצוות שידל באופן סלקטיבי את התאים האלה, שכונו XO, להתחלק.

הסיבה? תאים משכפלים את הכרומוזומים שלהם לפני שהם מתפצלים לשניים חדשים. מכיוון שלתאים יש רק כרומוזום X אחד, לאחר שכפול חלק מתאי הבת יסתיימו ב-XX - במילים אחרות, נקבה ביולוגית. הוספת תרופה בשם reversine עזרה לתהליך, והגדילה את מספר תאי ה-XX.

לאחר מכן, הצוות הפעיל את עבודתם הקודמת. הם המירו תאי XX לתאים דמויי PGC - אלה שיכולים להתפתח לביצית או זרע - ולאחר מכן הוסיפו תאי שחלות עובריים כדי לדחוף את תאי העור הזכריים שהשתנו לביצים בוגרות.

כבדיקה האולטימטיבית, הם הזריקו זרע מעכבר רגיל לתוך הביציות שיוצרו במעבדה. בעזרת פונדקאית נקבה, הניסוי בשמיים כחולים הוליד למעלה מחצי תריסר גורים. משקלם היה דומה לעכברים שנולדו בדרך המסורתית, ואמם הפונדקאית פיתחה שליה בריאה. כל הגורים גדלו לבגרות ונולדו להם תינוקות משלהם.

דוחף גבולות

הטכנולוגיה עדיין בימיה הראשונים. ראשית, שיעור ההצלחה שלו נמוך ביותר: רק 7 מתוך 630 עוברים שהועברו חיו להיות בוגרים. עם סיכוי של 1.1 אחוז בלבד להצליח - במיוחד בעכברים - זו מכירה קשה להבאת הטכנולוגיה לזוגות אנושיים גברים. למרות שהעכברים התינוקים נראו נורמליים יחסית במונחים של משקל ויכולים להתרבות, הם יכולים גם להכיל חוסרים גנטיים או אחרים - משהו שהצוות רוצה לחקור עוד יותר.

"יש הבדלים גדולים בין עכבר לאדם", אמר Hayashi בכנס קודם.

עם זאת, מלבד רבייה, המחקר עשוי לסייע מיד בהבנת הפרעות כרומוזומליות. תסמונת דאון, למשל, נגרמת על ידי עותק נוסף של כרומוזום 21. במחקר, הצוות מצא שטיפול בתאי גזע עובריים של עכברים שיש בהם פגם דומה עם reversine - התרופה שעוזרת להמיר תאי XY לתאי XX - נפטר מהעכברים. העותק הנוסף מבלי להשפיע על כרומוזומים אחרים. זה רחוק מלהיות מוכן לשימוש אנושי. עם זאת, הטכנולוגיה יכולה לעזור למדענים אחרים לצוד אמצעי מניעה או סקר להפרעות כרומוזומליות דומות.

אבל אולי מה שהכי מסקרן הוא היכן הטכנולוגיה יכולה לקחת את הביולוגיה הרבייה. בניסוי נועז, הצוות הראה שתאים מקו iPSC זכר יחיד יכולים להוליד צאצאים - גורים שגדלו לבגרות.

בעזרת אמהות פונדקאיות, "זה גם מרמז שגבר רווק יכול להביא ילד ביולוגי לעולם... בעתיד הרחוק", אמר ד"ר טטסויה אישי, ביו-אתיקאי מאוניברסיטת הוקאידו. העבודה יכולה גם להניע שימור ביולוגי, להפיץ יונקים בסכנת הכחדה מזכר בודד בלבד.

הייאשי מודע היטב לאתיקה ולהשלכות החברתיות של עבודתו. אבל לעת עתה, ההתמקדות שלו היא בעזרה לאנשים ובפענוח - ושכתוב - את כללי הרבייה.

המחקר מסמן "ציון דרך בביולוגיה של הרבייה", אמרו באיירל ולירד.

קרדיט תמונה: Katsuhiko Hayashi, אוניברסיטת אוסקה

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
• מקור: https://singularityhub.com/2023/03/28/mice-with-two-dads-were-born-from-eggs-made-from-male-skin-cells/