Onderzoek toont voor het eerst gezonde muis-nakomelingen geboren uit ouders van hetzelfde geslacht - in dit geval moeders.
Het biologische aspect waarom zoogdieren twee partners van verschillend geslacht nodig hebben om zich voort te planten, fascineert onderzoekers al heel lang. Wetenschappers proberen te begrijpen wat er precies voor zorgt dat twee moeders of twee vaders geen nakomelingen kunnen krijgen. Organismen die geen zoogdieren zijn, zoals reptielen, vissen en amfibieën, kunnen zich voortplanten zonder partner. Dieren kennen drie verschillende vormen van voortplanting (ongeslachtelijk, ongeslachtelijk en geslachtelijk), maar zoogdieren, waaronder de mens, kunnen zich alleen geslachtelijk voortplanten als er twee ouders van verschillend geslacht bij betrokken zijn.
Ondanks de diepgaande kennis van bevruchting en de vooruitgang in de medische technologie van de afgelopen decennia, is het ondenkbaar gebleven om een zoogdier te verwekken uit twee ouders van hetzelfde geslacht. Het is bekend dat genetisch materiaal ( DNA ) van beide ouders (man en vrouw) nodig is voor de ontwikkeling, omdat het DNA van de moeder en het DNA van de vader in feite met elkaar concurreren om een plaats in het nageslacht. Daarnaast is er een barrière van genomische imprinting, wat betekent dat bepaalde maternale of paternale genen worden geïmprint (gemarkeerd of gelabeld op basis van de afkomst) en vervolgens worden uitgeschakeld tijdens verschillende fasen van de embryonale ontwikkeling. Deze barrière moet worden overwonnen. Er zijn verschillende genen geïmprint in het genetisch materiaal van de moeder en in het genetisch materiaal van de vader, dus een nakomeling van een zoogdier heeft genetisch materiaal van beide geslachten nodig om alle benodigde genen te activeren. Beide genetische materialen zijn daarom cruciaal, omdat een nakomeling die geen genetisch materiaal van de vader of de moeder krijgt, ontwikkelingsstoornissen zal vertonen en mogelijk niet levensvatbaar genoeg is om geboren te worden. Dit is simpelweg de reden waarom het onmogelijk is om ouders van hetzelfde geslacht te hebben.
Nakomelingen van twee teven
In een studie gepubliceerd in Cell Stem Cell hebben wetenschappers van de Chinese Academie van Wetenschappen voor het eerst 29 levende en gezonde muizen geproduceerd uit ouders van hetzelfde geslacht, in dit geval twee biologische moeders. Deze muizen groeiden uit tot volwassen muizen en konden zelf ook gezonde nakomelingen krijgen. De wetenschappers bereikten dit door gebruik te maken van stamcellen en gerichte manipulatie/bewerking van genen, wat suggereert dat bepaalde obstakels succesvol kunnen worden overwonnen. Om bi-maternale muizen (muizen met twee moeders) te creëren, gebruikten ze haploïde embryonale stamcellen (ESC's) die slechts de helft van het aantal chromosomen en DNA van één ouder (in dit geval een vrouwelijke muis) bevatten. Deze cellen worden beschreven als vergelijkbaar met cellen die de voorlopers zijn van eicellen en zaadcellen en worden gezien als de belangrijkste reden voor deze baanbrekende studie. Onderzoekers verwijderden drie genetische imprintingregio's uit deze haploïde ESC's die het DNA van de moeder bevatten. Deze cellen werden vervolgens geïnjecteerd in eicellen van een andere vrouwelijke muis, wat resulteerde in 210 embryo's waaruit vervolgens 29 levende muizen werden geboren.
Wetenschappers probeerden ook tweevaderlijke muizen te maken (muizen met twee vaders), maar het gebruik van mannelijk DNA was een grotere uitdaging omdat het ging om het modificeren van haploïde ESC's die het DNA van de mannelijke ouder bevatten en vereiste verwijdering van zeven genetische imprinting-regio's. Deze cellen werden samen met het sperma van een andere mannelijke muis geïnjecteerd in een vrouwelijke eicel waarvan de kern met vrouwelijk genetisch materiaal werd verwijderd. De embryo's die nu werden gecreëerd, hadden alleen DNA van de man en werden langs het placenta-materiaal overgebracht naar draagmoeders die ze wel voldragen. Het werkte echter niet goed voor de 12 voldragen muizen (2.5 procent van het totaal) die werden geboren uit twee vaders, omdat ze slechts 48 uur overleefden.
Dit is een cruciale studie waarbij biologische reproductiebarrières van zoogdieren van hetzelfde geslacht lijken te zijn overwonnen nadat genetische factoren die reproductie van hetzelfde geslacht voorkomen, waren geanalyseerd. De onthulde genetische wegversperringen zijn enkele van de belangrijkste DNA-regio's die de ontwikkeling van muizen met ouders van hetzelfde geslacht belemmeren. Uitdagend natuurlijk, dit is de eerste studie om gezonde muizennakomelingen te produceren met ouders van hetzelfde geslacht die vergelijkbaar zijn met gewone muizen.
Kan dit bij mensen?
Experts zeggen dat een dergelijke uitgebreide genetische manipulatie bij de meeste zoogdieren, vooral bij mensen, niet haalbaar is. Ten eerste is het lastig om de genen te identificeren die moeten worden gemanipuleerd, omdat 'ingeprinte genen' uniek zijn voor elke soort. De kans op ernstige afwijkingen is groot en er zijn tal van veiligheidsproblemen. Dit is een lange weg beladen met onwaarschijnlijkheid dat zoiets zou kunnen worden gerepliceerd in mensen. En technologische hindernissen terzijde, het is een voortdurend debat over ethische en praktische kwesties die bij de procedure betrokken zijn. Desalniettemin is deze studie een interessante mijlpaal en kan worden gebruikt om ons begrip van bevruchting en embryonale ontwikkeling te versterken. Het zou kunnen helpen om onvruchtbaarheid en de oorsprong van aangeboren ziekten beter te begrijpen. De studie kan in de toekomst ook uitgebreid worden gebruikt in dieronderzoek, bijvoorbeeld klonen.
***
Bron (nen)
Zhi-Kun L et al. 2018. Generatie van bimaternale en bipaternale muizen uit hypogemethyleerde haploïde ESC's met deleties in het imprintinggebied. Cell Stem Cell . https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.09.004
***
