Acasă Escortelux Oamenii de stiinta incalca regulile de reproducere prin reproductia soarecilor de la...

Escortelux

Oamenii de stiinta incalca regulile de reproducere prin reproductia soarecilor de la parintii cu un singur sex

150

Pentru a face un mamifer, aveti nevoie de un ou si o sperma. Aceste doua intrari genetice necesare, istoric, au insemnat esecul de a lansa pentru incercarile de a produce urmasi din cuplaje mascul-barbat sau femeie-femeie. Dar prin estomparea limitelor dintre ovul si sperma cu modificarea genetica, oamenii de stiinta ne ajuta acum sa incalcam regulile reproducerii mamiferelor.

Ieri, in revista Cell Stem Cell, o echipa de cercetatori de la Academia Chineza de Stiinte a raportat nasterea unor urmasi sanatosi la parinti de soareci de acelasi sex. Modificand genomele oualor sa semene cu cele ale spermatozoizilor si invers, oamenii de stiinta au reusit sa depaseasca un obstacol major in reproducerea biologica. Puii din uniunile dintre femei si femei au supravietuit bine pana la varsta adulta, devenind chiar mame singure, iar bebelusii de scurta durata au fost primiti de un duo tata-tata.

“Acest lucru este incredibil de impresionant”, spune Ava Mainieri , biolog care studiaza genetica reproducerii la Universitatea Harvard. „Aceasta tehnologie are aproximativ un milion de implicatii pentru viitor.”

Cercetatorii au reusit sa depaseasca o provocare indelungata in ceea ce priveste producerea de mamifere cu parinti de un singur sex. De obicei, un embrion de mamifere are nevoie de doi genomi, fiecare continand un manuscris de instructiuni genetice de la mama sau tata. In acest fel, fatul mosteneste doua copii ale fiecarei gene individuale. Dar pentru multe gene, fie copia mamei, fie a tatalui tace. Regiuni intregi ale unui genom pot fi inchise, in timp ce aceleasi parti ale codului genetic de la celalalt parinte raman intacte.

„Daca nucleotidele ADN sunt un text, [aceste modificari naturale] pot fi gandite ca spatii sau punctuatii care dau sens textului atat de complicat”, explica Mainieri, care nu a fost implicat in cercetare.

Un soricel mandru de mama cu urmasii ei. Soarecele-mama din aceasta fotografie s-a nascut din doua mame si a trait ceea ce oamenii de stiinta au considerat o viata normala si sanatoasa. (Le-Yun Wang / Academia Chineza de Stiinte)

Provocarea este ca aceste spatii si punctuatii din fiecare genom trebuie sa se alinieze corect – ceva care se intampla in mod natural cu parintii barbati-femei. Acest fenomen finicky se numeste amprentare genomica si este esential pentru reproducerea mamiferelor. Daca copiile ambelor parinti ale uneia dintre aceste gene „imprimate” in mod normal sunt pornite accidental, consecintele pot fi dezastruoase, producand faturi care baloneaza ca marime, lupta pentru a dobandi nutrienti sau chiar nu reusesc sa atinga termenul.

Pentru oamenii de stiinta care incearca sa creasca mamifere cu parinti de acelasi sex, procesul necesar de imprimare genomica prezinta un obstacol major. Pe la jumatatea secolului XX, cand oamenii de stiinta au facut unele dintre primele incercari de a produce embrioni de soarece cu doua genomuri feminine, nu a durat mult ca matematica sa se contopeasca ouale sa devina dezordine. Ambele jumatati ale instructiunilor genetice au reflectat amprenta materna, dezactivarea si activarea acelorasi regiuni ale genomului – si fara partea paterna a ecuatiei, unele gene au fost supraexprimate, in timp ce altele nu au fost niciodata activate corect.

Mai recent, o cohorta de cercetatori de la Academia Chineza de Stiinte condusa de autori seniori Wei Li, Qi Zhou si Bao-Yang Hu a decis sa incerce un nou set de instrumente pentru a rezolva problema. Maximizarea sanselor lor de a produce urmasi sanatosi de la parinti de acelasi sex a insemnat sa inceapa cu celulele cele mai putin imprimate posibile – celule care nu aveau inca punctuatie in codul genetic. Asadar, cercetatorii au generat un set neobisnuit de oua si sperma, prin stergerea unora dintre marcile imprimate pe genom, intorcand in esenta ceasul asupra acestor celule reproducatoare, pana cand seamana cu primul draft needitat al manuscrisului genetic.

Inarmati cu un arsenal de celule „curate”, cercetatorii si-au propus sa creasca soareci bimateriali. Pentru a imita rautatea, ei au adaugat propria versiune a imprimarii paterne unei celule curate cu ou, smulgand trei regiuni imprimate cunoscute din genomul sau. Aceasta tehnica a sters in esenta paragrafe sau capitole intregi din manuscrisul genetic al ovulului, transformandu-l intr-o celula reproducatoare care functiona mai mult ca o sperma. Au injectat apoi celula nou manipulata intr-un ou normal de la un alt soarece feminin.

Spre uimirea lor, 14 la suta dintre acesti embrioni bimaterni – 29 soareci in total – s-au nascut femei sanatoase (fara un cromozom Y in amestecul reproducator, barbatii erau o non-entitate garantata). Cativa dintre soarecii bimaterni au crescut chiar si la nasterea propriilor pui sanatosi (de data aceasta printr-un mijloc de conceptie mai natural). In masura in care cercetatorii au putut spune, soarecii fara tata au fost sanatosi din punct de vedere fizic si comportamental – dar Zhou subliniaza ca pot exista deficiente la acesti soareci, pe care echipa inca nu a descoperit-o.

O provocare si mai mare a avut loc inainte – soarecii bipaterni. Un pui de soarece cu doua mame a fost crescut pentru prima data in 2004 (desi cu rate de succes mult mai mici decat cea mai noua munca realizata). Soarecii fara parinti erau, intr-un fel, vesti vechi. Soarecii fara mama, pe de alta parte, ar fi „uimitori”, spune Hugo Creeth , a carui activitate neafiliata la Universitatea Cardiff se concentreaza, de asemenea, pe imprimarea genetica.

Una dintre provocarile majore ale cresterii unui soarece cu material genetic de la doi barbati, potrivit Marisa Bartolomei , biologa de dezvoltare a Universitatii din Pennsylvania , este aceea ca este nevoie de mult mai multe amprente pe genomul mamei pentru ca acesta sa se alature corect cu tatal lui. Munca suplimentara necesara face ca un genom masculin sa se comporte ca un genom feminin poate fi o parte din motivul pentru reproducerea unisexa in natura inclinata spre cuplajele de sex feminin. (In timp ce unele reptile, amfibieni si pesti sunt capabili sa imperecheze doar feminin, o singura specie – pestii zebra – a produs vreodata pui fara aport matern si doar intr-un laborator).

„[Se pare ca] in comparatie cu reproducerea bimateriala, trebuie depasite mai multe obstacole la bariera de reproducere bipaterna”, spune Li.

In ciuda provocarilor, cercetatorii au reusit sa genereze urmasi vii folosind doar ADN de la doi parinti barbati. O celula spermatozoida modificata a eliminat sase regiuni genetice pentru a face sa semene mai strans cu un genom feminin si apoi a fost combinata cu sperma normala in interiorul unui ovul feminin gol. (Gol sau nu, o incinta oua este inca necesara pentru a reuni sperma si spermatozoizii.) Aceste embrioni ciudate ciudate – coji de ou literal care contin doze duble de ADN patern – au fost apoi transferate intr-o mama de soarece-surogat.

Oamenii de stiinta pot reproduce soareci cu doi tati, dar sunt nascuti cu defecte severe si nu supravietuiesc pana la varsta adulta. (Le-Yun Wang / Academia Chineza de Stiinte)

Peste un procent din urmasi au supravietuit. Din pacate, toti puii s-au nascut cu defecte severe si au murit aproape imediat. Cu toate acestea, cercetatorii au eliminat o a saptea regiune imprimata din celulele spermei editate, cu toate acestea, au dublat rata de supravietuire. Puii inca nu au crescut la varsta adulta, dar chiar si asa, metoda a functionat, iar viabilitatea de scurta durata a urmasilor a fost monumentala.

“Acest lucru arata cu adevarat ca imprimarea este blocul dezvoltarii uniparentale”, spune Bartolomei.

„Am stiut-o din perspectiva materna, dar acum, cu bipaternalele, este o prima”.

Potrivit lui Li, urmatorul pas este imbunatatirea longevitatii pentru soarecii bipaterni. Inca nu este clar ce ucide soarecii cu doi tati genetici – este posibil sa existe si alte regiuni imprimate critic, care inca trebuie „gestionate genetic”, spune Bartolomei.

De fapt, este putin de mirare ca atat de putine manipulari genetice au fost suficiente pentru a transforma genomul unui sex in ceva asemanator cu celalalt. Exista peste 150 de gene care se considera imprimate la soareci – si lista este in continua crestere – dar nu fiecare dintre aceste gene este esentiala pentru urmasii vii.

In timp ce noua tehnica de modificare genetica a functionat pentru a creste soareci de un singur sex, Mainieri avertizeaza ca ar fi nevoie de un „pas urias, imens” pentru a repeta aceste experimente la alte mamifere, inclusiv la oameni. Desi Li, Zhou, Hu si colegii lor sunt dornici sa treaca intr-o zi la primate, nu exista nicio garantie ca marcajele din manuscrisul genetic al unei specii se vor traduce cu usurinta in celelalte.

Totusi, aceste noi descoperiri semnifica un progres in intelegerea oamenilor de stiinta a rolului imprimarii genomice in reproducerea mamiferelor. In plus, exista mai multe tulburari care decurg din imprimarea necorespunzatoare a genomului – deci chiar daca bebelusii fara mama sau fara tata nu sunt la orizont, pur si simplu intelegerea acestor aspecte genetice ar putea schimba abordarea noastra in medicina.

„Cu aceste cunostinte, avem capacitatea de a citi propozitiile sau alineatele [din textul genomic] intr-un mod pe care nu l-am avut niciodata inainte”, spune Mainieri. – Si este urias.

Oamenii de stiinta incalca regulile de reproducere prin reproductia soarecilor de la parintii cu un singur sex

Populare

Cum alegi cel mai bun brad de Crăciun?

Afla cum iti poti lansa o mica afacere folosind un spatiu...

Top 10 cele mai supraevaluate filme din toate timpurile

10 regizori care au facut un film de groaza si au...

10 documentare care au schimbat perceptia publicului

Top 10 interviuri controversate cu celebritati din toate timpurile

Top 10 cele mai memorabile momente ale premiilor Oscar

Cum se schimba viata atunci cand intri in cercurile sociale ale...

10 povesti ciudate din lumea rap pe care sa le cunosti

10 secrete intunecate din lumea surprinzator de rasucita a K-Pop