Myszy bez mamy: naukowcy wyhodowali zdrowe myszy z dwóch plemników

Świat naukowy oficjalnie przekroczył kolejną granicę biologii. Badacze z Centrum Medycyny Reprodukcyjnej Uniwersytetu Jiaotong w Szanghaju stworzyli myszy, które urodziły się... z dwóch samców. Żadnej komórki jajowej, żadnej matki. Tylko dwie komórki plemnikowe, odrobina magii genetyki i morze cierpliwości.

Co wiadomo

Główną przeszkodą dla takiego „tatusiowego potomstwa” był mechanizm imprintingu genomowego — to epigenetyczne chemiczne znaki w DNA, które włączają lub wyłączają geny w zależności od tego, czy są dziedziczone od ojca, czy matki. Bez właściwego połączenia tych znaków zarodek zazwyczaj nie przetrwa. Przekładając na język „naukowy”: głównym problemem jest to, że w DNA znajdują się specjalne „znaki”, które mówią genom, kiedy mają pracować, a kiedy milczeć — i zależy to od tego, czy geny pochodzą od mamy, czy od taty. Jeżeli tych znaków brakuje lub są niewłaściwe, zarodek po prostu nie może się rozwijać i umiera.

Zespół kierowany przez profesora Yanchanga Wei rozwiązał ten problem poprzez precyzyjne edytowanie metylacji w siedmiu krytycznych regionach genomu — tzw. ICR (Imprinting Control Regions). W tym celu wykorzystano dwa systemy oparte na CRISPR: jeden do usuwania metylowych znaków (dCas9-Tet1), drugi do ich dodawania (dCpf1-Dnmt3).

Metoda wyglądała następująco: jądro z komórki jajowej usuwano, a zamiast niego wprowadzano główki dwóch plemników — jeden od laboratoryjnej myszy C57BL/6, drugi od dzikiego CAST. Następnie przeprowadzano chemiczne przeprogramowanie epigenetycznych znaków, zmuszając jedną z kopii DNA do działania tak, jakby była „matczyna”.

A rezultat?

Z 587 stworzonych zarodków do etapu narodzin dotarły tylko 3, a dwoje z nich przeżyło do stanu dorosłego. Były całkowicie zdrowe, miały normalną wagę, rozmiar i — co najważniejsze — były płodne, czyli zdolne do rozmnażania.

Jeden samiec później dał potomstwo z 9 myszkami, inny — z 6.

Jednak sukces jest częściowy: większość zarodków ginęła jeszcze podczas rozwoju wewnątrzmacicznego. Przyczyna — nadzwyczajna trudność w synchronizacji przeprogramowania jednocześnie siedmiu kluczowych regionów DNA.

Co to oznacza dla nauki?

• To pierwsze na świecie udane stworzenie żywotnych i płodnych myszy wyłącznie z męskiego DNA.
• Potwierdzono: barierą dla homoseksualnego rozmnażania u ssaków jest właśnie imprinting, a nie coś innego.
• Chociaż do zastosowania tego podejścia u ludzi (czy chociażby u dużych zwierząt) jeszcze bardzo daleko, badania otwierają drzwi do głębszego zrozumienia epigenetyki, imprintingu i nawet potencjalnych przyszłych terapii niepłodności.

Źródło: PNAS (Czasopismo Narodowej Akademii Nauk USA)