Oamenii de știință din China au manipulat cu celule stem embrionare pentru a crea șoareci de laborator cu doi părinți masculi, care au reușit să ajungă la maturitate – deși cu anomalii de dezvoltare semnificative – într-un experiment pe care îl consideră o realizare remarcabilă în ingineria genetică a mamiferelor, informează telegraph.md, cu referire la Reuters.
Dacă va fi perfecționată, cercetarea ar putea fi valoroasă, potrivit oamenilor de știință, pentru viitoarele eforturi de prevenire a dispariției speciilor pe cale de dispariție și ar putea contribui la domeniul medicinei regenerative, care implică înlocuirea țesuturilor sau organelor deteriorate de boli sau alți factori.
Studiul, publicat în revista Cell Stem Cell, a vizat un anumit set de gene implicate în reproducere pentru a crea ceea ce se numește descendență bipaternală, cu doi părinți biologic masculi în loc de un părinte masculin și unul feminin. Acest proces se numește reproducere unisexuală.
În timp ce mamiferele sunt cunoscute pentru reproducerea exclusiv sexuală, alte vertebrate, inclusiv unele specii de reptile, amfibieni, păsări și pești, pot produce urmași prin reproducere unisexuală. Acest lucru se întâmplă printr-un fenomen numit partenogeneză, în care un embrion se formează dintr-un ovul fără fertilizare.
În noul studiu, șoarecii au fost creați prin editarea genetică a celulelor stem embrionare de șoarece, vizând o clasă de gene specifice mamiferelor numite gene amprentate (imprinted genes), care sunt în număr de aproximativ 200, potrivit cercetătorilor.
Celulele stem sunt celule care se pot transforma în diverse tipuri de țesuturi din organism. Celulele stem embrionare, prezente în stadiile incipiente ale embrionului, au capacitatea de a se dezvolta în toate tipurile de celule ale fătului în dezvoltare. Cele mai multe tipuri de celule stem sunt mai puțin versatile și pot contribui doar la menținerea și refacerea țesuturilor și organelor în care se află.
Cercetătorii au declarat că au modificat 20 de gene amprentate și au folosit tehnologia clonării pentru a crea șoarecii bipaternali.
”În general, s-a considerat că genele amprentate acționează ca un ”lacăt” care împiedică mamiferele să se reproducă unisexual. Totuși, această ipoteză larg acceptată nu fusese demonstrată concludent până acum”, a spus biologul dezvoltării Wei Li de la Academia Chineză de Științe, unul dintre liderii studiului.
”Acesta este un studiu fundamental în știință, concentrat pe modelele animale. Nu există planuri de extindere a acestui tip de experimente la oameni”, a adăugat el.
Cercetătorii au creat 1 081 de embrioni. Dintre aceștia, aproximativ 12% au supraviețuit până la naștere, un procent mult mai mic decât în mod normal.
În total, s-au născut 84 de pui masculi și 50 de pui femele. Mai mult de jumătate au murit înainte de a ajunge la maturitate. Cei care au supraviețuit până la vârsta adultă au avut defecte de dezvoltare, o durată de viață redusă și erau sterili.
”Șoarecii bipaternali au prezentat tulburări de dezvoltare, inclusiv deformări craniofaciale, având un raport mai mare între lățimea și lungimea feței comparativ cu șoarecii normali. De asemenea, au avut dificultăți în alăptare”, a declarat biologul dezvoltării Guan-Zheng Luo de la Universitatea Sun Yat-sen, coautor al studiului.
Cercetătorii au găsit o metodă de a atenua semnificativ aceste două defecte prin inactivarea unei gene specifice implicate în dezvoltare.
”Cu toate acestea, șoarecii au continuat să prezinte anomalii comportamentale, cum ar fi tendința de a se deplasa spre centrul unui test de câmp deschis, ceea ce este contrar comportamentului instinctiv al rozătoarelor, care preferă în mod normal să rămână pe margini. Sterilitatea șoarecilor bipaternali ar putea fi cauzată de modificările excesive ale genelor amprentate, deoarece aceste regiuni joacă roluri variate în dezvoltare”, a adăugat Luo.
Acesta este cel mai recent studiu privind șoarecii de laborator bipaternali.
Un alt grup de cercetători, condus de biologul dezvoltării Katsuhiko Hayashi de la Universitatea Osaka din Japonia, a folosit o tehnică diferită într-un studiu publicat în 2023 pentru a crea șoareci bipaternali prin transformarea celulelor pielii în celule stem pluripotente induse, care se pot transforma în orice tip de celulă.
”Principala diferență între studiul lor și al nostru”, a spus Hayashi despre noua cercetare, ”constă în utilizarea editării genomice pentru a genera urmași.”
Hayashi a explicat că metoda echipei sale nu implică editarea genomului, cu excepția unor modificări minore, iar toți puii obținuți prin această tehnică au crescut până la maturitate fără decese premature.
”Cu toate acestea, acest raport aduce o contribuție semnificativă la o înțelegere mai profundă a funcției amprentării genomice în dezvoltarea mamiferelor și în tehnologiile de reproducere”, a spus Hayashi.
Biologul Zhi-kun Li de la Academia Chineză de Științe, primul autor al noului studiu, a declarat că acesta reprezintă ”o realizare notabilă în ingineria genetică a mamiferelor.” El a explicat că tehnica utilizată în acest studiu a îmbunătățit pluripotența – capacitatea de a se transforma în diverse tipuri de celule – a celulelor stem embrionare, care joacă un rol esențial în medicina regenerativă.
”Pentru speciile pe cale de dispariție, această tehnică oferă o posibilă metodă de obținere a urmașilor prin reproducere unisexuală, fără a depinde de procese complexe de diferențiere a celulelor stem”, a adăugat el.