두 아빠를 가진 쥐는 수컷 피부 세포로 만든 난자에서 태어났습니다.

XNUMX마리의 생쥐가 동성 부모에게서 태어난 자손의 판테온에 막 합류했고, 한 부모에게서 태어난 자손에게 문을 열었습니다.

에 발표 된 연구에서 자연, 연구원들은 수컷 쥐의 꼬리에서 피부 세포를 긁어내어 기능적인 난자 세포를 만드는 데 사용하는 방법을 설명했습니다. 정자와 수정되고 대리모에게 이식되었을 때 배아는 건강한 새끼를 낳고 자라서 아기를 낳았습니다.

이 연구는 재생산을 다시 쓰려는 XNUMX년 간의 시도 중 가장 최근의 것입니다. 난자가 정자를 만난다는 교리는 여전히 남아 있습니다. 중요한 것은 두 반쪽이 생성되는 방식입니다. iPSC(유도 만능 줄기 세포) 기술 덕분에 과학자들은 자연을 우회하여 엔지니어 기능성 달걀, 인공 난소 재건, 그리고 건강한 발생 두 어머니의 생쥐. 그러나 아무도 두 아빠에게서 태어난 건강한 자손의 조리법을 깨뜨릴 수 없었습니다.

체외에서 배우자(정자와 난자)를 조작하는 야심찬 목표를 이끈 Kyushu University의 Katsuhiko Hayashi 박사를 만나보세요. 그의 해결책은 영리한 해킹에서 나왔습니다. 페트리 접시 안에서 성장할 때 iPSC 세포는 염색체라고 하는 DNA 다발을 잃는 경향이 있습니다. 일반적으로 이것은 세포의 유전적 무결성을 방해하기 때문에 엄청난 두통입니다.

Hayashi는 메커니즘을 탈취할 수 있다는 것을 깨달았습니다. Y 염색체를 흘리는 세포를 선택하여 팀은 성숙한 난자 세포로 완전히 발달할 때까지 세포를 양육했습니다. 수컷 피부 세포로 시작된 이 세포는 결국 정상적인 정자와 수정된 후 정상적인 쥐로 발달했습니다.

"Murakami와 동료들의 프로토콜은 생식 생물학과 생식력 연구에 새로운 길을 열어줍니다." 말했다 박사 이 연구에 참여하지 않은 샌프란시스코 캘리포니아 대학교(UCSF)의 Jonathan Bayerl과 Diana Laird.

이 전략이 인간에게 효과가 있을지는 두고 봐야 합니다. 생쥐의 성공률은 XNUMX%가 넘는 스니펫으로 매우 낮았습니다. 그러나이 연구는 가능성의 번식 영역의 경계를 더욱 넓히는 개념 증명입니다. 그리고 아마도 더 즉각적으로, 기본 기술은 다운 증후군과 같은 가장 널리 퍼진 염색체 장애를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.

"이것은 줄기 세포에서 난자와 정자를 생성하는 데 매우 중요한 돌파구입니다." 말했다 연구에 참여하지 않은 Edinburgh 대학의 MRC 생식 건강 센터의 Rod Mitchell 박사.

생식 혁명

Hayashi는 생식 기술을 혁신하는 데 있어 오랜 베테랑입니다. 2020년, 그의 팀 접시 안에서 세포가 난자 세포로 성숙하도록 돕는 유전자 변형을 설명했습니다. XNUMX년 후, 그들은 재건된 난소 세포 수정란을 건강한 마우스 새끼로 키웠습니다.

이러한 기술의 핵심에는 iPSC가 있습니다. 화학 목욕을 사용하여 과학자들은 피부 세포와 같은 성숙한 세포를 줄기 세포와 같은 상태로 되돌릴 수 있습니다. iPSC는 기본적으로 생물학적 플레이도우입니다. 화학적 "반죽" 수프를 사용하면 유도하여 거의 모든 유형의 세포로 만들 수 있습니다.

유연성 때문에 iPSC는 제어하기도 어렵습니다. 대부분의 세포와 마찬가지로 분열합니다. 그러나 페트리 접시에 너무 오래 보관하면 반발하여 일부 염색체를 흘리거나 복제합니다. 이수성이라고 불리는 이 십대의 무정부 상태는 균일한 세포 집단을 유지하려고 할 때 과학자들의 작업에 골칫거리입니다.

그러나 새로운 연구에서 알 수 있듯이 분자 반란은 남성 세포에서 난자를 생성하는 선물입니다.

X가 Y를 만나고…O를 만나다?

성염색체에 대해 이야기해 봅시다.

대부분의 사람들은 XX 또는 XY를 가지고 있습니다. X와 Y는 모두 스풀을 감싸고 있는 그림 실인 DNA의 큰 묶음인 염색체입니다. 생물학적으로 XX는 일반적으로 난자를 생성하는 반면 XY는 일반적으로 정자를 생성합니다.

그러나 여기에 문제가 있습니다. 과학자들은 두 가지 유형의 세포가 동일한 주식에서 시작된다는 것을 오랫동안 알고 있었습니다. 원시 생식 세포 또는 PGC라고 불리는 이 세포는 X 또는 Y 염색체에 의존하지 않고 초기 발달을 위해 주변의 화학적 환경에 의존한다고 Bayerl과 Laird는 설명했습니다.

예를 들어, 2017년 Hayashi의 팀은 배아 줄기 세포를 PGC로 변형시켰는데, 이는 태아 난소 또는 고환 세포와 혼합될 때 인공 난자 또는 정자로 성숙되었습니다.

여기에서 팀은 XY 셀을 XX 셀로 변환하는 더 어려운 작업을 수행했습니다. 그들은 희귀하고 논쟁의 여지가 있는 자원인 Y 염색체를 흘리는 쥐의 배아 줄기 세포 그룹으로 시작했습니다. X 염색체에만 붙는 야광 태그를 사용하여 빛의 강도에 따라 세포 내부에 얼마나 많은 사본이 있는지 모니터링할 수 있었습니다(XX는 XY보다 더 밝게 빛날 것임을 기억하십시오).

페트리 접시에서 세포를 XNUMX회 성장시킨 후 팀은 세포의 약 XNUMX%가 산발적으로 Y 염색체를 잃는 것을 발견했습니다. XY가 아니라 이제 젓가락 쌍의 절반이 누락된 것처럼 하나의 X만 포함했습니다. 그런 다음 연구팀은 XO라고 불리는 이 세포들을 선택적으로 유도하여 분열시켰다.

이유? 세포는 두 개의 새로운 염색체로 분할되기 전에 염색체를 복제합니다. 세포에는 하나의 X 염색체만 있기 때문에 복제 후 일부 딸 세포는 XX로 끝나게 됩니다. 즉, 생물학적으로 여성입니다. 리버신(reversine)이라는 약물을 추가하면 프로세스가 진행되어 XX 세포의 수가 증가했습니다.

그런 다음 팀은 이전 작업을 활용했습니다. 그들은 XX 세포를 난자나 정자로 발달할 수 있는 PGC 유사 세포로 전환한 다음 태아 난소 세포를 추가하여 형질전환된 남성 피부 세포를 성숙한 난자로 밀어 넣었습니다.

궁극적인 테스트로 일반 쥐의 정자를 실험실에서 만든 난자에 주입했습니다. 암컷 대리모의 도움으로 푸른 하늘 실험에서 XNUMX마리 이상의 새끼가 태어났습니다. 그들의 체중은 전통적인 방식으로 태어난 생쥐와 비슷했고 그들의 대리모는 건강한 태반을 개발했습니다. 새끼들은 모두 어른이 되어 새끼를 낳았습니다.

푸싱 경계

기술은 아직 초기 단계입니다. 그 중 하나는 성공률이 매우 낮다는 것입니다. 이식된 배아 7개 중 630개만이 완전히 자란 성인으로 살았습니다. 성공할 확률이 1.1%에 불과하므로(특히 생쥐에서) 남성 커플에게 기술을 제공하는 것은 어려운 일입니다. 새끼 쥐는 체중 면에서 비교적 정상으로 보였고 번식할 수 있었지만 유전적 결함이나 다른 결함을 품고 있을 수도 있다.

"쥐와 인간 사이에는 큰 차이가 있습니다." 말했다 이전 회의에서 하야시.

즉, 번식은 제쳐두고 연구는 염색체 장애를 이해하는 데 즉시 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 다운 증후군은 21번 염색체의 추가 사본에 의해 발생합니다. 이 연구에서 팀은 유사한 결함이 있는 마우스 배아 줄기 세포를 리버신(XY 세포를 XX 세포로 전환시키는 데 도움이 되는 약물)로 치료하면 다른 염색체에 영향을 미치지 않고 여분의 사본. 인간이 사용할 준비가 된 것과는 거리가 멀다. 그러나이 기술은 다른 과학자들이 유사한 염색체 장애에 대한 예방 또는 선별 조치를 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.

그러나 아마도 가장 흥미로운 것은 기술이 생식 생물학을 취할 수 있는 곳입니다. 대담한 실험에서 팀은 단일 수컷 iPSC 라인의 세포가 새끼를 낳을 수 있음을 보여주었습니다.

대리모의 도움으로 "그것은 또한 독신 남성이 생물학적 아이를 가질 수 있음을 암시합니다. 먼 미래에..."라고 홋카이도 대학의 생명 윤리학자인 Tetsuya Ishii 박사는 말했습니다. 이 작업은 또한 단 한 마리의 수컷에서 멸종 위기에 처한 포유류를 번식시키는 생물 보존을 촉진할 수 있습니다.

Hayashi는 그의 작업의 윤리 및 사회적 의미를 잘 알고 있습니다. 그러나 현재 그의 초점은 사람들을 돕고 번식 규칙을 해독하고 다시 작성하는 데 있습니다.

이 연구는 "생식 생물학의 이정표"라고 Bayerl과 Laird는 말했습니다.

이미지 제공: Katsuhiko Hayashi, 오사카 대학

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• 출처: https://singularityhub.com/2023/03/28/mice-with-two-dads-were-born-from-eggs-made-from-male-skin-cells/