Wyhodowano myszy, które mają dwóch ojców. Gryzonie dorosły, a w badaniach nastąpił przełom

U większości kręgowców rozmnażanie wymaga udziału komórki jajowej pochodzącej od samicy i plemnika pochodzącego od samca. Z biologicznego punktu widzenia reprodukcja między osobnikami tej samej płci nie została stwierdzona, ale naukowcy prowadzą badania nad jej genetycznym umożliwieniem. W artykule opublikowanym na łamach czasopisma "Cell Stem Cell" opisany został przypadek myszy, które miały dwóch ojców i którym udało się osiągnąć dorosłość. Za eksperymentem stał zespół naukowców z Chińskiej Akademii Nauk i Uniwersytetu Sun Yat-sena w Kantonie.

Kluczowy zestaw genów

Chińscy badacze już wcześniej próbowali stworzyć myszy będące potomkami jednopłciowych rodziców, jednak tylko gryzoniom urodzonym z dwóch matek udawało się przeżyć. Jest to powiązane ze zjawiskiem imprintingu, polegającym na tym, że te same geny ulegają różnej ekspresji w zależności od tego, czy pochodzą od ojca, czy od matki. Przeprowadzone do tej pory badania sugerują, że geny "ojcowskie" faworyzują procesy wzrostu, ale skracają tym samym długowieczność, zaś "matczyne" działają przeciwstawnie - ograniczają rozrost i stawiają na przeżywalność. Zarodki posiadające dwóch genetycznych ojców były zatem poddane procesom gwałtownego, zbyt szybkiego wzrostu, co doprowadzało do ich obumarcia.

W najnowszym badaniu zespół pozostał przy tej samej metodzie, ale zmodyfikował zestaw 20 genów powiązanych z procesem imprintingu. Poprzez wyłączenie niektórych genów badaczom udało się wyciszyć część napędzających wzrost procesów. Chińscy naukowcy odkryli, że te modyfikacje nie tylko umożliwiły uzyskanie potomstwa dwóch ojców, które było w stanie dorosnąć, lecz także doprowadziły do powstania bardziej stabilnych komórek macierzystych.

- Unikalne cechy tych genów sprawiają, że stanowią one fundamentalną barierę dla jednopłciowej reprodukcji u ssaków - zaznaczył Qi Zhou, współautor artykułu.

Nie obyło się bez problemów

Naukowcy zwrócili uwagę na kilka ograniczeń, które trzeba jeszcze przezwyciężyć. Po pierwsze jedynie niecałe 12 procent żywych zarodków było w stanie rozwinąć się do momentu narodzin, a nie wszystkie urodzone młode dożywały dorosłości z powodu wad rozwojowych. Te, które osiągnęły dorosłość, były duże, bezpłodne i miały powiększone organy wewnętrzne, utrudniające im oddychanie. Na dodatek zwierzęta żyły krócej niż myszy posiadające różnopłciowych rodziców. Dla porównania - uzyskane w poprzednich badaniach myszy posiadające dwie matki okazały się niezwykle małe i żyły dłużej niż grupa kontrolna.

W kolejnych eksperymentach mają zostać wprowadzone dalsze modyfikacje w celu wyeliminowania problemów rozwojowych. Naukowcy planują również zastosować opracowane metody eksperymentalne na większych zwierzętach, takich jak na przykład małpy. Zauważają jednak, że będzie to wymagało dłuższego czasu i wysiłku, ponieważ kombinacje wspomnianych genów u małp różnią się znacznie od tych działających u myszy.

Co ciekawe, to nie pierwsze badanie, w którym udało się uzyskać myszy mające dwóch genetycznych ojców. W 2023 roku japońscy naukowcy opracowali metodę przekształcania komórek pobranych od dorosłych samców w niedojrzałe komórki jajowe. Jak poinformowali Japończycy, powstałe w ten sposób osobniki przeważnie rozwijały się prawidłowo i charakteryzowały się normalną długością życia.

Nadzieje i kontrowersje

- Praca ta pomoże pokonać wiele ograniczeń w badaniach nad komórkami macierzystymi i medycyną regeneracyjną - mówił kierujący pracami Wei Li z Chińskiej Akademii Nauk.

Medycyna regeneracyjna ma na celu wspomaganie procesu gojenia, regeneracji i naprawy uszkodzonych tkanek, komórek i narządów. W jej ramach wykorzystuje się także hodowlę tkanek i narządów w laboratorium oraz wszczepianie ich, gdy organizm nie jest w stanie sam się wyleczyć.

Nie jest jeszcze jasne, czy technologia ta ostatecznie zostanie zastosowana do rozwiązywania problemów związanych z chorobami u ludzi.

Naukowcy podkreślają bowiem, że zgodnie z wytycznymi Międzynarodowego Towarzystwa Badań nad Komórkami Macierzystymi (International Society for Stem Cell Research), edycja genomu dziedzicznego w celach reprodukcyjnych oraz wykorzystanie gamet pochodzących z ludzkich komórek macierzystych do reprodukcji są obecnie zakazane. Większość procedur laboratoryjnych nie jest przystosowana do pracy z komórkami pochodzącymi od ludzi, a edycja ludzkiego genomu mogłaby mieć konsekwencje niebezpieczne dla zdrowia tak powstałego zarodka.