Oamenii de ştiinţă din China au manipulat celule stem embrionare pentru a crea şoareci de laborator cu doi părinţi masculi şi care au reuşit să trăiască până la vârsta adultă - deşi cu anomalii de dezvoltare semnificative - în cadrul unui experiment pe care îl consideră o reuşită remarcabilă în domeniul ingineriei genetice aplicate la mamifere, informează Reuters.
Dacă va fi perfecţionată în continuare, cercetarea s-ar putea dovedi valoroasă, potrivit oamenilor de ştiinţă, în cadrul unor potenţiale eforturi viitoare de a preveni extincţia speciilor aflate în pericol critic de dispariţie şi, totodată, ar putea contribui la dezvoltarea domeniului medicinei regenerative, care implică înlocuirea ţesuturilor sau a organelor afectate de boli sau de alţi factori.
Studiul, publicat în revista Cell Stem Cell, a implicat ţintirea unui anumit set de gene utilizate în reproducere pentru a crea "descendenţi bipaterni", care au ca părinţi biologici doi masculi, în loc de o femelă şi un mascul. Acest proces este denumit reproducere unisexuată.
Deşi mamiferele sunt cunoscute pentru faptul că se înmulţesc doar prin intermediul reproducerii sexuate, unele tipuri de alte vertebrate, inclusiv anumite reptile, amfibieni, păsări şi peşti, au produs urmaşi folosind reproducerea unisexuată. Acest lucru implică un fenomen denumit partenogeneză, în care un embrion se formează dintr-un ovul fără fecundare.
”Nu există planuri pentru a extinde acest tip de experimente la oameni”
În noul studiu, noii şoareci au fost creaţi prin editarea genetică a celulelor stem embrionare de şoarece pentru a viza o clasă de gene specifice mamiferelor, cunoscute sub numele de gene imprimate, dintre care există aproximativ 200, au precizat autorii cercetării.
Celulele stem sunt celule care se pot dezvolta în diverse tipuri de ţesuturi. Celulele stem embrionare, prezente în primele stadii de viaţă ale embrionilor, au capacitatea de a se dezvolta în toate tipurile de celule care alcătuiesc organismul fetusului aflat în dezvoltare. Cele mai multe tipuri de celule stem sunt mai puţin versatile şi pot contribui la susţinerea şi restaurarea doar a ţesuturilor şi organelor în care se află.
Cercetătorii au spus că au modificat 20 de gene imprimate şi au utilizat tehnologia de clonare pentru a crea şoarecele bipaterni.
"În general, s-a crezut că genele imprimate serveau ca un fel de 'lacăt' pentru a le împiedica pe mamifere să recurgă la reproducerea unisexuată. Totuşi, această ipoteză acceptată pe scară largă nu a fost dovedită într-o manieră convingătoare în trecut", a declarat biologul Wei Li de la Academia Chineză de Ştiinţe, care a contribuit la realizarea studiului.
"Acesta este un studiu ştiinţific fundamental bazat doar pe modelul animal. Nu există planuri pentru a extinde acest tip de experimente la oameni", a adăugat el.
Cercetătorii au creat 1.081 de embrioni. Dintre aceştia, aproximativ 12% au supravieţuit până la naştere, un procent mult mai scăzut decât se întâmplă de obicei în natură.
În total, 84 de pui masculi şi 50 de pui femele s-au născut. Mai mult de jumătate au murit înainte să ajungă la vârsta adultă. Toţi cei care au ajuns la vârsta adultă aveau defecte de dezvoltare, au prezentat o durată de viaţă mai scurtă şi erau sterili.
Șoarecii din părinți masculi aveau boli și diformități
"Şoarecii bipaterni au prezentat boli de dezvoltare, inclusiv diformităţi craniofaciale, în care raportul lăţime-lungime era mai mare în comparaţie cu cel al şoarecilor normali. De asemenea, au avut dificultăţi în alăptare", a adăugat biologul Guan-Zheng Luo, coautor al studiului şi cercetător la Universitatea Sun Yat-sen.
Cercetătorii au conceput o modalitate pentru a atenua semnificativ aceste două defecte prin inactivarea unei gene specifice de dezvoltare.
"Cu toate acestea, şoarecii au prezentat în continuare anomalii comportamentale, precum tendinţa de a intra în centrul unui test pe teren deschis, ceea ce este contrar comportamentului instinctiv al rozătoarelor, care preferă de obicei să stea mai aproape de margini. Sterilitatea şoarecilor bipaterni s-ar putea datora modificărilor excesive ale genelor imprimate, întrucât acele regiuni genomice joacă roluri variate în dezvoltare", a adăugat profesorul Lu.
Acesta este cel mai recent studiu ce implică şoareci bipaterni obţinuţi în laborator.
O echipă de oameni de ştiinţă coordonată de biologul Katsuhiko Hayashi de la Universitatea Osaka din Japonia a folosit o tehnică diferită într-un studiu publicat în 2023 pentru a crea şoareci bipaterni prin transformarea unor celule epiteliale în celule stem pluripotente induse, care se pot transforma în orice tip de celule.
"Principala diferenţă dintre cercetarea lor şi a noastră a constat în folosirea editării genomului pentru a genera urmaşi", a explicat profesorul Hayashi.
Cercetătorul japonez a spus că metoda echipei sale nu implică editarea genomului, decât într-o manieră minoră, şi că toţi puii obţinuţi prin această tehnică au ajuns adulţi fără să moară prematur.
"Acestea fiind zise, noua cercetare reprezintă o contribuţie semnificativă la o mai bună înţelegere a funcţiei de imprimare genomică în dezvoltarea mamiferelor şi tehnologiilor reproductive", a mai spus profesorul Hayashi.
Biologul Zhi-kun Li, principalul autor al noului studiu şi cercetător la Academia Chineză de Ştiinţe, consideră că cercetarea sa reprezintă "o realizare notabilă în ingineria genetică la mamifere". El a declarat că tehnica utilizată în acest studiu a stimulat pluripotenţa - capacitatea de dezvoltare în numeroase tipuri de celule - celulelor stem embrionare, despre care a spus că joacă un rol crucial în medicina regenerativă.
"Pentru speciile periclitate, această tehnică oferă o metodă potenţială de a produce urmaşi prin reproducere unisexuată, fără a depinde de procesele complexe de diferenţiere a celulelor stem", a adăugat cercetătorul chinez.