Uuring näitab esimest korda terveid hiirepoegi, kes on sündinud samast soost vanematelt – antud juhul emadelt.
Bioloogiline aspekt, miks imetajatel on paljunemiseks vaja kahte vastassoost isendit , on teadlasi juba pikka aega huvitanud. Teadlased püüavad mõista, mis tegelikult takistab kahel emal või kahel isal järglast saamast. Muud organismid peale imetajate, näiteks roomajad, kalad ja kahepaiksed, saavad järglasi ilma partnerita. Loomadel on kolm erinevat paljunemisviisi ( mittesuguline, unisuguline ja suguline), kuid imetajad, sealhulgas inimesed, saavad suguliselt paljuneda ainult siis, kui kaasatud on kaks vastassoost vanemat.
Isegi viljastumise põhjaliku mõistmise ja meditsiinitehnoloogia arengu juures viimastel aastakümnetel on olnud mõeldamatu saada imetajate järglast kahelt samast soost vanemalt. On arusaadav, et arenguks on vaja geneetilist materjali ( DNA-d ) mõlemalt vanemalt (nii isalt kui ka emaselt), sest ema ja isa DNA konkureerivad põhimõtteliselt üksteisega koha pärast järglase seas. Lisaks on olemas genoomne imprintingu barjäär, st teatud ema- või isageenid imprintitakse (märgistatakse või märgistatakse vastavalt sellele, kellelt nad pärinevad) ja seejärel lülitatakse embrüonaalse arengu eri etappides välja. See barjäär tuleb ületada. Ema ja isa geneetilisse materjali imprintitakse erinevad geenid, seega vajab imetaja järglane geneetilist materjali mõlemast soost, et kõik vajalikud geenid aktiveeritaks. Mõlemad geneetilised materjalid on seega üliolulised, sest järglasel, kes ei saa geneetilist materjali ei isalt ega emalt, on arenguhäired ja ta ei pruugi olla piisavalt elujõuline, et sündida. See on lihtsalt põhjus, miks samast soost vanemate omamine on võimatu.
Kahe emase järglased
Ajakirjas Cell Stem Cell avaldatud uuringus on Hiina Teaduste Akadeemia teadlased esmakordselt loonud 29 elusat ja tervet hiire järglast samast soost vanematelt, antud juhul kahelt bioloogiliselt emalt. Need pojad said täiskasvanuks ja neil oli võimalik saada ka oma normaalseid järglasi. Teadlased saavutasid selle tüvirakkude ja geenide sihipärase manipuleerimise/redigeerimise abil, mis viitab sellele, et mõningaid takistusi on võimalik edukalt ületada. Kahe emaga hiirte loomiseks kasutasid nad haploidseid embrüonaalseid tüvirakke (ESC-sid), mis sisaldasid vaid poole vähem kromosoome ja ainult ühe vanema (antud juhul emase hiire) DNA-d. Neid rakke kirjeldatakse kui sarnaseid rakke, mis on munarakkude ja sperma eelkäijad, ning seda on peetud selle läbimurdelise uuringu peamiseks põhjuseks. Teadlased kustutasid nendest haploidsetest ESC-dest kolm geneetilise imprintingu piirkonda, mis sisaldasid ema DNA-d, ja need rakud süstiti seejärel teise emase hiire munarakkudesse, mille tulemusel saadi 210 embrüot, millest moodustus 29 elusat hiire järglast.
Teadlased proovisid teha ka kahe isaga hiiri (kahe isaga hiiri), kuid isase DNA kasutamine oli keerulisem, kuna see hõlmas isase vanema DNA-d sisaldavate haploidsete ESCde muutmist ja nõudis seitsme geneetilise jäljendi piirkonna kustutamist. Need rakud süstiti koos teise isase hiire spermaga emasesse munarakku, millest eemaldati emase geneetilist materjali sisaldav tuum. Nüüd loodud embrüotel oli ainult meessoost DNA, mis kanti platsenta materjali mööda surrogaatemadele, kes kandsid neid täisealiseks. Kuid see ei töötanud hästi 12 täisealise hiire puhul (2.5 protsenti koguarvust), kes sündisid kahest isast, kuna nad elasid vaid 48 tundi.
Tegemist on üliolulise uuringuga, kus samasooliste imetajate paljunemise bioloogilised barjäärid näivad olevat ületatud pärast samasoolist paljunemist takistavate geneetiliste tegurite analüüsi. Ilmunud geneetilised teetõkked on mõned kõige olulisemad DNA piirkonnad, mis takistavad samasooliste vanematega hiirte arengut. Muidugi on see esimene uuring, mille eesmärk on saada tervete hiirte järglasi, kellel on samast soost vanemad ja mis on võrreldavad tavaliste hiirtega.
Kas seda saab teha inimestel?
Eksperdid ütlevad, et nii ulatuslik geneetiline manipuleerimine ei pruugi enamiku imetajate, eriti inimeste puhul olla teostatav. Esiteks on manipuleerimist vajavate geenide tuvastamine keeruline, kuna "jäljendatud geenid" on iga liigi jaoks ainulaadsed. Tõsiste kõrvalekallete tekkimise oht on suur ja sellega kaasnevad mitmed ohutusprobleemid. See on pikk tee, mis on koormatud ebausutavaga, et midagi sellist võib inimestel korrata. Ja tehnoloogilised takistused kõrvale jätta, on see käimasolev arutelu protseduuriga seotud eetiliste ja praktiliste küsimuste üle. Sellegipoolest on see uuring huvitav verstapost ja seda saab kasutada meie arusaamise tugevdamiseks viljastumisest ja embrüo arengust. See võib aidata paremini mõista viljatust ja kaasasündinud haiguste päritolu. Uuringut saab tulevikus laialdaselt kasutada ka loomauuringutes, näiteks kloonimisel.
***
Allikas (d)
Zhi-Kun L jt 2018. Kahe- ja kahepaternaalsete hiirte genereerimine hüpometüleeritud haploidsetest ESC-dest, millel on imprintimispiirkonna deletsioonid. Cell Stem Cell . https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.09.004
***
