Ποντίκια με δύο μπαμπάδες: Οι επιστήμονες δημιουργούν ωάρια από αρσενικά κύτταρα

Ερευνητές έφτιαξαν ωάρια από κύτταρα αρσενικών ποντικών – και έδειξαν ότι, μόλις γονιμοποιηθούν και εμφυτευθούν σε θηλυκά ποντίκια, τα ωάρια μπορούν να εξελιχθούν σε φαινομενικά υγιείς, γόνιμους απογόνους.

Η προσέγγιση, που ανακοινώθηκε στις 8 Μαρτίου στην Τρίτη Διεθνή Σύνοδο Κορυφής για την Επεξεργασία του Ανθρώπινου Γονιδιώματος στο Λονδίνο, δεν έχει ακόμη δημοσιευθεί και απέχει πολύ από τη χρήση στον άνθρωπο. Αλλά είναι μια πρώιμη εφαρμογή για κάποιες τεχνικές που θα αυξήσουν τις δυνατότητες αντιμετώπισης ορισμένων αιτιών υπογονιμότητας. «Αυτή είναι μια σημαντική πρόοδος με σημαντικές πιθανές εφαρμογές», λέει ο Keith Latham, αναπτυξιακός βιολόγος στο Michigan State University.

Οι ερευνητές εργάζονται για αυτό το κατόρθωμα εδώ και χρόνια. Το 2018, μια ερευνητική ομάδα ανέφερε ότι χρησιμοποίησε εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα φτιαγμένα από σπέρμα ή ωάρια για να δημιουργήσει νεογνά με δύο πατέρες ή δύο μητέρες. Τα μικρά με δύο μητέρες επέζησαν μέχρι την ενηλικίωση και ήταν γόνιμα. Αντιθέτως όσα είχαν δύο πατέρες έζησαν μόνο λίγες μέρες.

Το 2020, μια ομάδα με επικεφαλής τον αναπτυξιακό βιολόγο Katsuhiko Hayashi, τώρα στο Πανεπιστήμιο της Οσάκα στην Ιαπωνία, περιέγραψε τις γενετικές αλλαγές που είναι απαραίτητες για να ωριμάσουν τα κύτταρα σε ωάρια. Και το 2021, οι ίδιοι ερευνητές απέδειξαν ότι μπορούσαν να ανακατασκευάσουν το περιβάλλον των ωοθηκών του ποντικιού για την ανάπτυξη ωαρίων που παράγουν υγιείς απογόνους.

Με αυτά τα εργαλεία στο χέρι, ο Hayashi και οι συνεργάτες του ξεκίνησαν ένα έργο για τη δημιουργία ωαρίων χρησιμοποιώντας κύτταρα που είχαν ληφθεί από ένα ενήλικο αρσενικό ποντίκι. Τα επαναπρογραμμάτισαν για να δημιουργήσουν πολυδύναμα βλαστοκύτταρα που προκαλούνται από βλαστοκύτταρα. Η ομάδα μεγάλωσε αυτά τα κύτταρα σε καλλιέργεια έως ότου μερικά από αυτά έχασαν τα χρωμοσώματά τους Υ. (Όπως και στους ανθρώπους, τα κύτταρα των αρσενικών ποντικών συνήθως περιέχουν ένα χρωμόσωμα Χ και ένα Υ.) Στη συνέχεια, θεραπεύτηκαν τα κύτταρα με μια ένωση που ονομάζεται ρεβερσίνη, η οποία μπορεί να προκαλέσει σφάλματα στον τρόπο κατανομής των χρωμοσωμάτων κατά την κυτταρική διαίρεση και αναζήτησαν κύτταρα που ήταν χρωμοσωμικά θηλυκό, με δύο αντίγραφα του χρωμοσώματος Χ.

Από εκεί, η ομάδα παρείχε στα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα τα γενετικά σήματα που απαιτούνται για να σχηματιστούν ανώριμα ωάρια. Στη συνέχεια γονιμοποίησαν τα ωάρια χρησιμοποιώντας σπέρμα ποντικού και μετέφεραν τα έμβρυα που προέκυψαν στη μήτρα ενός θηλυκού ποντικού.

Το ποσοστό επιβίωσης ήταν χαμηλό. Από τα 630 μεταφερθέντα έμβρυα, μόνο τα 7 εξελίχθηκαν σε νεογνά. Αλλά όσα επιβίωσαν μεγάλωσαν κανονικά και ήταν γόνιμα ως ενήλικες, είπε ο Hayashi στη συνάντηση

Η τεχνική απέχει πολύ από κάθε είδους ιατρική εφαρμογή. «Υπάρχουν μεγάλες διαφορές μεταξύ ενός ποντικιού και του ανθρώπου», είπε ο Hayashi.

Θα είναι επίσης ενδιαφέρον να δούμε αν οι «επιγενετικές» χημικές τροποποιήσεις στο DNA που μπορούν να επηρεάσουν τη γονιδιακή δραστηριότητα διατηρούνται σωστά στα ωάρια που προέρχονται από αρσενικά κύτταρα, λέει ο Fan Guo, αναπαραγωγικός επιγενετιστής στο Ινστιτούτο Ζωολογίας της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών στο Πεκίνο, που αποκαλεί τα αποτελέσματα του Hayashi «διαφωτιστικά». Τα επιγενετικά σημάδια στο DNA μπορούν να επηρεάσουν την ανάπτυξη στους απογόνους πολύ πέρα ​​από το στάδιο του εμβρύου.

Μια άλλη ανησυχία είναι ότι η εκτέλεση της ίδιας τεχνικής με ανθρώπινα κύτταρα μπορεί να απαιτήσει από τους ερευνητές να αναπτύξουν τα κύτταρα ωαρίων στο εργαστήριο για περισσότερο από όσο ήταν απαραίτητο με τα κύτταρα ποντικιού, λέει ο Mitinori Saitou, αναπτυξιακός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Κιότο στην Ιαπωνία που συνεργάστηκε με τον Hayashi στην εργασία. «Εάν η περίοδος καλλιέργειας γίνει μεγαλύτερη, τότε μπορεί να συσσωρευτούν γενετικές και επιγενετικές ανωμαλίες», είπε στο συνέδριο. «Όσο πιο σύντομη η διαδικασία τόσο το καλύτερο».

Ο Latham λέει ότι ακόμα κι αν η προσέγγιση είναι εφικτή στους ανθρώπους, οι ερευνητές θα πρέπει να την κάνουν πιο αποτελεσματική και πρακτική αυξάνοντας το ποσοστό των εμβρύων που δίνουν απογόνους. «Αν πρόκειται να το εφαρμόσετε στους ανθρώπους, θέλετε πραγματικά να μην κάνετε λάθος όσον αφορά την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα», λέει.

Αλλά αν ξεπεραστούν αυτά τα εμπόδια, η προσέγγιση με τη μηχανική των χρωμοσωμάτων του Hayashi θα μπορούσε κάποτε να προσφέρει θεραπεία για ορισμένες μορφές υπογονιμότητας που προκαλούνται από φυλοχρωμοσωμικές καταστάσεις όπως το σύνδρομο Turner, στο οποίο οι γυναίκες στερούνται μέρος ή ολόκληρο ενός από τα χρωμοσώματα Χ τους.

Τι ακολουθεί για τα ανθρώπινα έμβρυα που τυχόν έχουν αναπτυχθεί στο εργαστήριο;

Οι προεκτάσεις του έργου του Hayashi θα μπορούσαν επίσης να οδηγήσουν την ανθρώπινη αναπαραγωγή σε νέο έδαφος, λέει ο Βιοηθικός Tetsuya Ishii στο Πανεπιστήμιο Hokkaido στο Sapporo της Ιαπωνίας. Αν εφαρμοστεί σε ανθρώπους, μια τέτοια έρευνα μπορεί να βοηθήσει τα αρσενικά ζευγάρια να αποκτήσουν μαζί βιολογικά παιδιά, με τη βοήθεια παρένθετων μητέρων, λέει. «Υποδηλώνει επίσης ότι ένας άγαμος άνδρας θα μπορούσε να αποκτήσει βιολογικό παιδί στο μακρινό μέλλον».

Τέτοιες εφαρμογές θα απαιτούν κάτι περισσότερο από τεχνική τελειοποίηση μιας βιολογικής μεθόδου, είπε ο Hayashi, αλλά και μια ευρύτερη κοινωνική συζήτηση σχετικά με την ηθική και τις επιπτώσεις της εφαρμογής τους: «Δεν ξέρω αν η ανθρώπινη κοινωνία θα μπορούσε πραγματικά να προσαρμοστεί σε αυτό το είδος τεχνολογίας».

Πηγή:

https://doi.org/10.1038/d41586-023-00717-7