Studien visar för första gången friska musavkommor födda av sammakönade föräldrar – i det här fallet mammor.
Smakämnen biologiska aspekt av varför däggdjur behöver två motsatta kön för att fortplanta sig har fascinerat forskare väldigt länge. Forskare försöker förstå vad som verkligen hindrar två mammor eller två fäder från att föda en avkomma. Andra organismer än däggdjur, som reptiler, fiskar och amfibier, producerar en avkomma utan en partner. Djur har tre olika lägen reproduktion (asexuell, enkönad och sexuell), men däggdjur inklusive människor kan endast genomgå sexuell reproduktion där två föräldrar av motsatt kön är inblandade.
Även med en djupgående förståelse för befruktning och framsteg inom medicinsk teknik under de senaste decennierna, har det varit otänkbart att producera en däggdjursavkomma från två föräldrar av samma kön. Det är underförstått att genetiskt material (DNA-) behövs från båda föräldrarna (man och kvinna) för utveckling eftersom en mammas DNA och pappas DNA i princip konkurrerar med varandra om en plats i avkomman. Och det finns en genomisk präglingsbarriär dvs. säker moderlig eller faderns gener präglas (märks eller märks baserat på vem de kommer från) och stängs sedan av under olika faser av embryonal utveckling. Denna barriär måste övervinnas. Olika gener är inpräntade i moderns genetiska material och i faderns genetiska material, så en avkomma till ett däggdjur behöver genetiskt material från båda könen för att alla nödvändiga gener ska aktiveras. Båda genetiska materialen är alltså avgörande eftersom en avkomma som inte får genetiskt material från varken far eller mor kommer att ha utvecklingsavvikelser och kanske inte är livskraftiga nog att födas. Det är helt enkelt därför det är omöjligt att ha föräldrar av samma kön.
Avkomma från två honor
I en studie som publiceras i Cell stamcell, har forskare vid Chinese Academy of Sciences för första gången producerat 29 levande och friska mössavkommor från samkönade föräldrar, här två biologiska mödrar. Dessa spädbarn fortsatte att bli vuxna och kunde också få sina egna normala avkommor. Forskare uppnådde detta genom att använda stamceller och riktad manipulation/redigering av gener, vilket tyder på att vissa barriärer framgångsrikt kan övervinnas. För att skapa bi-maternala möss (möss med två mödrar) använde de celler som kallas haploida embryonala stamceller (ESCs) som bara innehåller hälften av antalet kromosomer och DNA från endast en förälder (här honmus). Dessa celler beskrivs vara lika celler som är prekursorer till ägg och spermier och har pekats ut som huvudorsaken till denna genombrottsstudie. Forskare raderade tre genetiskt präglade regioner från dessa haploida ESCs som innehöll moderns DNA och dessa celler injicerades sedan i ägg som tagits från en annan mus av honkön som producerade 210 embryon som sedan bildade 29 levande mössavkommor.
Forskare försökte också göra tvåfaders möss (möss med två fäder), men att använda ett manligt DNA var mer utmanande eftersom det innebar att modifiera haploida ESCs som innehöll manliga föräldrars DNA och krävde radering av sju genetiska präglingsregioner. Dessa celler injicerades tillsammans med spermier från en annan hanmus i en kvinnlig äggcell vars kärna som innehåller kvinnligt genetiskt material avlägsnades. De embryon som nu skapades hade bara DNA från hanar som överfördes längs placentamaterialet till surrogatmödrar som bar dem till fullo. Det fungerade dock inte bra för de 12 fullgångna mössen (2.5 procent av totalt) som föddes från två fäder eftersom de bara överlevde i 48 timmar.
Detta är en avgörande studie där biologiska hinder för reproduktion från samkönade däggdjur verkar ha övervunnits efter att genetiska faktorer som förhindrar reproduktion av samma kön hade analyserats. De genetiska vägspärrarna som avslöjas är några av de viktigaste DNA-regionerna som hindrar utvecklingen av möss med föräldrar av samma kön. Utmanande naturligtvis, detta är den första studien för att producera friska möss avkomma med samma kön föräldrar som är jämförbara med vanliga möss.
Kan detta göras på människor?
Experter säger att så omfattande genetisk manipulation kanske inte är möjlig att göra hos de flesta däggdjur, särskilt människor. För det första är det svårt att identifiera de gener som kommer att behöva manipuleras, eftersom "intryckta gener" är unika för varje art. Det finns en hög risk för att allvarliga avvikelser ska uppstå och det finns många säkerhetsfrågor inblandade. Detta är en lång väg laddad med osannolikhet att något sådant här skulle kunna replikeras hos människor. Och bortsett från tekniska hinder är det en pågående debatt om etiska och praktiska frågor som är involverade i proceduren. Ändå är denna studie en intressant milstolpe och kan användas för att stärka vår förståelse för befruktning och embryonal utveckling. Det skulle kunna hjälpa till att bättre förstå infertilitet och ursprunget till medfödda sjukdomar. Studien kan också användas i stor utsträckning i djurforskningsexempel kloning i framtiden.
***
{Du kan läsa den ursprungliga forskningsartikeln genom att klicka på DOI-länken nedan i listan över citerade källor}
Källa (er)
Zhi-Kun L et al. 2018. Generering av bimaternala och bipaternala möss från hypometylerade haploida ESC: er med imprinting region deletioner. Cell stamcell. https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.09.004
***
