Bilim adamları, Dondurularak Kurutulmuş Deri Hücrelerinden Fareleri Klonladılar ve Biyokoruma Kapısını Açtılar

Görünüşte Dorami ortalama bir fareydi. Sağlıklı bir kiloya ulaştı, kendi yavruları oldu ve ikinci doğum gününe yakın bir zamanda doğal olarak öldü; insan yaşında yaklaşık 70 yaşındaydı ve bir laboratuvar faresi için tamamen istisnai bir durumdu.

Tek bir şey hariç: Dorami dondurularak kurutulmuş hücrelerden klonlandı. Ve herhangi bir hücreden değil; sperm veya yumurtadan ziyade somatik hücrelerden (vücudumuzu oluşturan hücreler) klonlandı.

Dorami, klonlamayı biyoçeşitliliği korumanın bir yolu olarak kullanma yönünde onlarca yıldır süren çabanın son hamlesi. Zaferi Koyun Dolly üreme hücrelerini kullanarak hayvanları canlandırmanın mümkün olduğunu açıkça ortaya koydu. Soyu tükenmiş hayvanları geri getirme veya mevcut olanları biyobankalama hayali, o zamandan beri bilim adamlarının hayal gücünü meşgul ediyor. Bir türün DNA'sını korumanın güçlü bir yolu, spermi sıvı nitrojende saklamaktır. Yaklaşık -320 Fahrenheit derecede hücreler yıllarca donabilir.

Ama bir aksaklık var. Nesli tükenme tehlikesiyle karşı karşıya olan hayvanlardan üreme hücreleri toplamak, en hafif tabirle, son derece zordur. Buna karşılık, birkaç deri hücresini kazımak veya bir miktar kürkü tıraş etmek nispeten basittir. Bu hücreler hayvanın tüm DNA'sını içerir ancak kırılgandırlar.

Yeni çalışmaJaponya'daki Yamanashi Üniversitesi'nden Dr. Teruhiko Wakayama liderliğindeki araştırma, spermden cilde sıçradı. Her kaliteli yemek şefini gururlandıracak son derece teknik bir tarif geliştiren ekip, hem erkek hem de kadın donörlerden toplanan dondurularak kurutulmuş somatik hücrelerden 75 sağlıklı fareyi başarıyla klonladı. Dorami dahil pek çok yavrunun kendi yavruları oldu.

Kabaca en fazla yüzde beşlik (ve yüzde 0.2 kadar düşük) bir başarı oranıyla, teknik etkili olmaktan uzaktır. Ancak strateji, büyük resme giden yolu açıyor: nesli tükenmek üzere olan türlerin genetik varyasyonlarını saklama ve potansiyel olarak canlandırma yeteneğimiz.

için Dr.Ben NovakRevive & Restore'un baş bilim insanı, çalışma kusurlarına rağmen memnuniyetle karşılanan bir ilerleme. "Koruma açısından bakıldığında, üreme açısından uygun doku türlerinin biyolojik bankacılığına yönelik yeni yöntemler bulmak büyük bir ihtiyaç... dolayısıyla bu tür bir atılımı görmek gerçekten heyecan verici" dedi. şuraya.

Biyokoruma Yemek Kitabı

Hücreler titiz yaratıklardır. Balon benzeri duvarlarına bağlı küçük moleküler fabrikaların bulunduğu sulu bir damla hayal edin. Bir hücrenin korunmasız olarak dondurulması, sulu bileşenlerin keskin buz kristalleri oluşturmasına neden olabilir, bu da hücrenin iç bileşenlerine zarar verir ve hücre duvarını delebilir. Sızıntı yapan bir iğne yastığı gibi normal sıcaklıklara ısıtıldığında hücrenin hayatta kalma şansı kalmaz.

Bilim adamları sonunda hücreleri korumak için başarılı bir tarif buldular: Anahtar, kimyasal bir antifriz eklemek ve hücreleri sıvı nitrojenle dolu ağır metal tanklarda saklamaktı. Hücreler, kule benzeri metal bir kafesin içine kayan kutuların içindeki küçük şişelerde asılı duruyor. Hücre tipine bağlı olarak yıllarca muhafaza edilebilirler. Sorun? Kurulum pahalıdır, bakımı zordur ve elektrik kesintilerine eğilimlidir. Herhangi bir aksama, tüm numunelerde büyük kayıplara neden olabilir. Biyoçeşitlilik açısından, hayvanın yakınında bu kadar gelişmiş bir düzenin bulunması her zaman mümkün olmuyor.

Daha iyi bir yol olmalı.

Yıllar önce Wakayama, hücre depolamanın sınırlarını zorlamak için bir haçlı seferine çıktı. Belirli bir yönteme odaklandı: dondurarak kurutma. Çoğunlukla sırt çantalı gezginler ve astronotlar tarafından gıdalardaki besin maddelerini korumanın bir yolu olarak bilinen dondurularak kurutulan hücrelerin nispeten basit olduğu ortaya çıktı. Yüzyılın başında Wakayama ve ekibi bunun mümkün olduğunu gösterdi üreme için spermi dondurarak kurutmak. Tarif o kadar sağlamdı ki spermi canlı tuttu Yıllarca Uluslararası Uzay İstasyonunda ortam seviyesindeki radyasyon bombardımanına maruz kalırken. Aynı zamanda şuna da yol açtı: canlı yavru masanın çekmecesine tıkıldıktan sonra Bir yıllığına iklim kontrolü olmadan.

Somatik hücreler farklı bir konudur. Vücudumuzu oluşturan hücreler, spermden farklı olarak DNA yapımızı saran su moleküllerine karşı çok daha yatkındır ve çekirdekleri daha kırılgandır. Dondurulduğunda bu, hücrelerin çok daha fazla hasara maruz kalabileceği ve onları klonlama için kullanılamaz hale getirebileceği anlamına gelir.

Ekip, "Bugüne kadar dondurularak kurutulduktan sonra yavru üreten tek hücre olgun spermatozoadır (sperm).

Yeni Bir Tarif

Yeni çalışma imkansızı başardı: Dondurularak kurutulmuş somatik hücrelerden bir hayvanı klonlayabilir miyiz?

Deneylerin ilk turunda ekip, dişi farelerden genellikle yumurta hücresini destekleyen hücreleri izole etti. Hücreleri iki koruyucu kimyasal maddeye attılar ve numuneleri sıvı nitrojende dondurarak kuruttular. Hoş değildi: Tüm hücrelerin koruyucu zarı kırıldı, parçalanmış ama nispeten sağlam DNA izleri vardı.

Devam eden ekip, donmuş numuneyi sekiz aya kadar depolamanın ardından yeniden sulandırdı. Cansız tozdan, DNA'yı barındıran tohum benzeri yapı olan çekirdekleri izole ettiler ve onu, genetik materyali emilmiş bir yumurta hücresine naklettiler. Bu, bir kitabın metnini bir başkasıyla değiştirmek gibi; biyolojik anlamını tamamen değiştirmek gibi.

Daha da karmaşıklaştı. Bu ilk "düzenlenmiş" yumurta hücreleri, muhtemelen DNA ve epigenetik hasar nedeniyle çoğalamadı. Ekip, geçici bir çözüm olarak hücreleri birden fazla embriyonik hücre dizisi oluşturmak için kullandı. Bunlar dayanıklı işçilerdir, özellikle DNA hasarını düzeltmede etkilidirler.

Ekip, başarılı olduktan sonra genetik materyallerini emdi ve siyah kürklü farelerin yumurtalarına enjekte etti. Ortaya çıkan embriyolar, taşıyıcı anne olan beyaz kürklü farelerde gelişmeye bırakıldı. Ortaya çıkan tüm yavrular, DNA donörlerinin parlak siyah kürkünü, tamamen normal ağırlık ve doğurganlığa sahip oldu.

Ekip, "Olgunlaşmanın ardından, normal laboratuvar fareleriyle çiftleşmek için dokuz dişi ve üç erkek klonlanmış fareyi rastgele seçtik" diye açıkladı. Yaklaşık üç ay içinde, klonlanan dişi farelerin tümü, dört pençeli, bıyıklı ve fare alışkanlıkları sağlam olan bir sonraki nesli doğurdu. Deneyi kuyruğun ucundaki deri hücreleriyle tekrarlayan ekip, bir düzine kadar fare daha klonladı.

Tarif tam olarak planlandığı gibi gitmedi. Tuhaf bir denemede ekip, gelecek nesli klonlamak için erkek farelerden alınan hücreleri kullandı ve yavruların tümü dişi oldu. Daha derine indiklerinde, biyolojik bir erkeği belirleyen Y kromozomunun bir şekilde süreç sırasında kaybolduğunu ve bunun da tamamen dişilerden oluştuğunu buldular. Themyscira adası. Yazarlara göre bu, süreçteki bir aksaklıktır ancak pratik kullanım açısından bir patlama değildir. "Bu sonuçlar, Y kromozomu kaybı meydana gelse bile, bu tekniğin, neredeyse nesli tükenen türler gibi aşırı durumlarda mevcut genetik kaynaklar için hala kullanılabileceğini gösteriyor" dediler.

Koruma amaçlı bir kütüphane mi?

Teknik mükemmel olmaktan uzaktır. Sıkıcıdır, başarı oranları düşüktür ve yine de onu enerji şebekesi arızalarına yatkın hale getiren dondurucu depolama sıcaklıklarına ihtiyaç duyar.

Araştırmada yer almayan Hertfordshire Üniversitesi'nden Dr. Alena Pance'e göre en önemli soru, genetik materyalin ne kadar süreyle saklanabileceğidir. "Bu sistemin türlerin ve örneklerin uzun vadeli etkili bir şekilde korunmasını sağlaması için bu koşullarda uzun süreli, süresiz depolamanın gösterilmesi çok önemli olacaktır" dedi. şuraya.

Yazarlar daha fazla gizemin olduğu konusunda hemfikir. Vücudun, somatik hücrelerdeki DNA hasarını onarması, spermlere kıyasla daha zor olabilir; bu da, enerjilerini tam işlevli bir yumurta geliştirmek için harcar. Onların epigenetikGenlerin nasıl açılıp kapanacağını düzenleyen bölge de eksik yeniden programlama nedeniyle bozulabilir.

Sonuçta bu sadece ilk adımdır. Özellikle kısır veya genç hayvanlarda somatik hücrelerin yakalanması üreme hücrelerine kıyasla daha kolaydır. Daha kolay ve daha ucuz olması bir artıdır. Ekip şimdi kapsamı genişletmek için kadavralardan veya dışkılardan genetik materyal yakalamanın yollarını arıyor.

Pance, "Bu çalışmada açıklanan yaklaşım, mevcut bankacılık yöntemlerine bir alternatif sunuyor ve daha fazla izin verilen sıcaklıklara izin verilmesi kesinlikle büyük bir avantaj olacaktır" dedi.

Resim Kredi: Wakayama et. al./Nature Communications