Onderzoek toont voor het eerst gezonde muis-nakomelingen geboren uit ouders van hetzelfde geslacht - in dit geval moeders.
De biologisch aspect van waarom zoogdieren twee tegenovergestelde geslachten nodig hebben om zich voort te planten, heeft onderzoekers al heel lang geïntrigeerd. Wetenschappers proberen te begrijpen wat twee moeders of twee vaders werkelijk belemmert om een nageslacht te krijgen. Andere organismen dan zoogdieren, zoals reptielen, vissen en amfibieën, brengen een nageslacht voort zonder partner. Dieren hebben drie verschillende manieren om weergave (aseksueel, unisexueel en seksueel), maar zoogdieren, inclusief mensen, kunnen alleen seksuele voortplanting ondergaan als er twee ouders van het andere geslacht bij betrokken zijn.
Zelfs met diepgaande kennis van bevruchting en vooruitgang in medische technologie in de afgelopen decennia, was het ondenkbaar om een zoogdiernakomeling te produceren van twee ouders van hetzelfde geslacht. Het is wel verstaan dat genetisch materiaal (DNA) is van beide ouders (mannelijk en vrouwelijk) nodig voor ontwikkeling, omdat het DNA van een moeder en dat van een vader in principe met elkaar concurreren om een plaats in het nageslacht. En er is een barrière voor genomische imprinting, dat wil zeggen zeker moederlijk of vaderlijke genen worden ingeprent (gemerkt of gelabeld op basis van van wie ze afkomstig zijn) en vervolgens uitgeschakeld tijdens verschillende fasen van embryonale ontwikkeling. Deze barrière moet worden overwonnen. Verschillende genen zijn ingeprent in het genetisch materiaal van de moeder en in het genetisch materiaal van de vader, dus een nageslacht van een zoogdier heeft genetisch materiaal van beide geslachten nodig om alle vereiste genen te activeren. Beide genetische materialen zijn dus cruciaal omdat een nakomeling die geen genetisch materiaal van vader of moeder krijgt, ontwikkelingsafwijkingen zal hebben en mogelijk niet levensvatbaar genoeg is om geboren te worden. Dit is gewoon de reden waarom het onmogelijk is om ouders van hetzelfde geslacht te hebben.
Nakomelingen van twee teven
In een studie gepubliceerd in Celstamcel, hebben wetenschappers van de Chinese Academie van Wetenschappen voor het eerst 29 levende en gezonde muizen voortgebracht uit ouders van hetzelfde geslacht, hier twee biologische moeders. Deze baby's werden volwassen en konden ook hun eigen normale nakomelingen krijgen. Wetenschappers hebben dit bereikt door stamcellen te gebruiken en genen gericht te manipuleren/bewerken, wat suggereert dat sommige barrières met succes kunnen worden overwonnen. Om bi-moederlijke muizen (muizen met twee moeders) te maken, gebruikten ze cellen die haploïde embryonale stamcellen (ESC's) worden genoemd en die slechts de helft van het aantal chromosomen bevatten en alleen DNA van één ouder (hier een vrouwelijke muis). Van deze cellen wordt beschreven dat ze vergelijkbaar zijn met cellen die de voorloper zijn van eieren en sperma, en ze zijn genoemd als de belangrijkste reden voor deze baanbrekende studie. Onderzoekers verwijderden drie genetische imprintregio's van deze haploïde ESC's die het DNA van de moeder bevatten en deze cellen werden vervolgens geïnjecteerd in eieren van een andere vrouwelijke muis die 210 embryo's produceerde die vervolgens 29 levende muizen-nakomelingen vormden.
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 van gehypomethyleerde haploïde ESC's met imprinting-regiodeleties. Celstamcel. https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.09.004
***
