Ķīniešu zinātnieki ir panākuši izrāvienu reproduktīvās bioloģijas jomā, panākot pirmo izdzīvošanu pieaugušai pelei, kas piedzima bez bioloģiskās mātes. Tas bija iespējams, pateicoties progresīvām gēnu inženierijas metodēm. Pētījums publicēts žurnālā Cell Stem Cell.
Eksperti pārveidoja 20 galvenos nospieduma gēnus, kas regulē iedzimtas informācijas izpausmi, kas ļāva izveidot dzīvotspējīgus dzīvniekus ar diviem tēviem. Iepriekš līdzīgu mēģinājumu rezultātā embriji pārtrauca veidošanos agrīnā stadijā vai piedzima ar nopietniem defektiem.
“Šis darbs palīdzēs novērst vairākus ierobežojumus cilmes šūnu un reģeneratīvās medicīnas pētījumos,” sacīja cilmes šūnu pētnieks Wei Li no CAS.
Galvenā problēma, veidojot organismus no diviem “tēviem”, ir tā sauktā nospieduma (Imprinting) anomālija. Parasti spermas un olšūnas saplūšanas laikā gēni tiek aktivizēti pēc noteikta principa, kurā daļa kopiju tiek “izslēgta”. Taču, apvienojot divus vīriešu genomus, notiek vienu un to pašu gēnu dubulta “izslēgšana”, kas noved pie smagiem attīstības traucējumiem.
Zinātnieki jau iepriekš ir mēģinājuši radīt dzīvotspējīgas peles, izmantojot olnīcu organoīdus, lai iegūtu olšūnas no vīriešu pluripotentām cilmes šūnām, taču šādi embriji praktiski neizdzīvoja. Taču Ķīnas speciālisti veica mērķtiecīgas izmaiņas vairākos iespiešanas gēnos, izmantojot metodes DNS fragmentu noņemšanai, regulējošo reģionu maiņai un kadru maiņas mutācijām. Tā rezultātā bija iespējams panākt dažu indivīdu piedzimšanu un izdzīvošanu līdz pilngadībai.
Tomēr panākumi pagaidām ir daļēji. Tikai 11,8% dzīvotspējīgo embriju varēja attīstīties pirms dzimšanas, un tikai daļa no tiem izdzīvoja līdz pilngadībai. Turklāt šādas peles izrādījās neauglīgas un to dzīves ilgums bija saīsināts. Tomēr pētnieki uzskata, ka turpmāka iespiešanas gēnu modifikācija var ļaut ražot veselus divmātes (divu tēviņu) dzīvniekus, kas spēj vairoties.
“Turpmākās modifikācijas gēnu iespiešanā varētu palīdzēt radīt veselīgas bipaternālas peles, kas spēj radīt dzīvotspējīgas gametas, un radīt jaunas terapeitiskās stratēģijas slimībām, kas saistītas ar iespiešanu,” saka Čži-Kun Li.
Zīmīgi, ka šis nav pirmais veiksmīgais mēģinājums radīt zīdītāju bez kāda dzimuma līdzdalības. Jau 2004. gadā japāņu zinātnieki spēja izveidot peles ar divām mātēm, bez bioloģiskā tēva. Taču panākt dzīvnieka piedzimšanu bez mātes izrādījās daudz grūtāk. Fakts ir tāds, ka olšūnā ir ne tikai DNS, bet arī vissvarīgākie elementi embrija attīstībai, tostarp mitohondriji, barības vielas un šūnu mehānismi, kas regulē šūnu diferenciāciju.
Dabā ir sugas, kas spēj vairoties bez tēviņa līdzdalības, taču nav tādu dzīvnieku piemēru, kuriem būtu divi bioloģiskie tēvi.
Lai apietu šo problēmu, zinātnieki izmantoja tēviņu embrionālās cilmes šūnas un pārvērta tās olšūnās, pēc tam apaugļoja ar cita vīrieša spermu. Pirms to izdarīšanas viņi pielāgoja nospieduma gēnus, lai izvairītos no svarīgu DNS daļu izslēgšanas divreiz.
Iepriekšējie eksperimenti šajā virzienā bija ievērojami mazāk efektīvi. 2023. gadā japāņu pētnieki panāca, ka tikai 1,1% divu māšu embriju izdzīvoja līdz piedzimšanai. Ķīniešu metode palielināja šo skaitli līdz 13%, kas liecina par ievērojamu progresu šajā jomā.
Pētnieki plāno turpināt eksperimentus un pārnest tehniku uz sarežģītākiem organismiem, tostarp primātiem. Tomēr tas prasīs ievērojamu laiku, jo nospieduma mehānismi pērtiķiem ļoti atšķiras no grauzējiem.
