Científicos en Porcelana han presentado un nuevo método para criar ratones bebés con dos padres varones, y los bebés resultantes pueden sobrevivir hasta la edad adulta.
Esta no es la primera vez que los científicos han criado ratones con dos padres; Un equipo de investigación en Japón lo hizo en 2023usando un enfoque diferente. En el nuevo estudio, publicado el martes (28 de enero) en la revista Célula celularLos científicos no solo criaron ratones de dos hijos que podrían vivir hasta la edad adulta, sino que lo hicieron de una manera que podría arrojar nueva luz sobre un complejo conjunto de genes cuya actividad varía según el padre de la que los herede. Los problemas con estos genes, conocidos como «genes de impresión», pueden causar un gama de trastornos en humanosincluido Síndrome de Angelman.
«Admiro el trabajo, creo que es un enfoque importante», dijo Keith LathamProfesor de ciencia animal y obstetricia, ginecología y biología reproductiva en la Universidad Estatal de Michigan, que no participó en la investigación. «Este es otro paso significativo para comprender la biología de la impresión», dijo a Live Science.
Ajustar genes «impresos»
En el estudio de 2023, los científicos de Japón recolectaron células de la piel de ratones machos adultos y transformaron la piel en células madre que podrían usarse para cultivar huevos. Usando una técnica inteligente, el equipo se aseguró de que cada una de estas células de huevo transportara dos cromosomas X, el emparejamiento de cromosomas sexuales que se encuentran típicamente en las hembras. Luego, el equipo fertilizó estos huevos resultantes con espermatozoides de ratones machos, generando en última instancia un pequeño número de descendientes cuyos genes solo provienen de ratones machos.
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El nuevo estudio, realizado en China, utilizó un enfoque diferente para alcanzar un resultado similar.
Los investigadores comenzaron eliminando el ADN de un huevo inmaduro u ovocito tomado de un ratón hembra. Luego introdujeron el esperma en el huevo para cultivar células madre únicas vistas solo en embriones. Estas células madre embrionarias, junto con espermatozoides de un ratón macho, se inyectan en un segundo huevo. Esto finalmente da lugar a un huevo fertilizado que puede convertirse en un cachorro de ratón con ADN de dos padres.
Como paso crucial, los científicos introdujeron 20 ajustes genéticos en el ADN de las células madre. Estos ajustes cambian la actividad de los genes de impresión, que son únicos en esa descendencia heredan dos copias, una de su madre y otra de su padre, pero solo necesitan una copia para trabajar. Entonces, en cada celda, una copia de cada gen impreso se apaga mientras la segunda copia permanece funcional.
Este proceso se conoce como «Impresión genómica«Y cuando sale mal, surgen trastornos de impresión, causando problemas con el crecimiento y el desarrollo. Cuando intentas hacer embriones con ADN de dos padres, de lo contrario enfrentarás una serie de estos problemas de impresión porque demasiados genes paternos permanecen activos y no Los genes maternos están cerca para compensar.
«Nuestro enfoque se dirige directamente a los genes impresos, que durante mucho tiempo se sospecha que juegan un papel central en las barreras reproductivas bipaternas,» complicando el desafío de generar descendencia con dos padres varones, el autor de estudio de estudio Zhi-kun liProfesor asociado en la Academia de Ciencias de China en Beijing, dijo Live Science en un correo electrónico.
En un estudio anterior, Li y sus colegas Ajusté solo siete puntos críticos de imprentao «loci» en el genoma, y produjeron fetos de ratón que lo hicieron durante el embarazo, pero esos ratones murieron después del nacimiento, dijo Li. Los ratones tenían anormalidades, como hernias umbilicales, lenguas sobresalientes y órganos internos agrandados.
Sistemáticamente, los investigadores identificaron el origen genético de cada uno de estos problemas e introdujeron más y más ajustes genéticos a los ratones. Con 18 modificaciones, los ratones necesitaban ayuda a la infancia, pero podían llegar a la edad adulta. Con 19 ajustes, tuvieron problemas con el crecimiento placentario en el embarazo, pero les fue mejor después del nacimiento. Un ajuste adicional, haciendo 20, en total, parecía resolver ese problema de placenta.
Curiosamente, la impresión parece ser un problema mayor para superar con la descendencia bipaternal que la descendencia bimaternal, señalaron los autores en su informe. En su trabajo anterior, pudieron criar ratones con dos madres que sobrevivieron hasta la edad adulta con mucho menos ajustes genéticos, al igual que otros grupos de investigación. Además, la partenogénesis espontánea, en la que un huevo puede fertilizarse sin espermatozoides, a veces ocurre en animales fuera del laboratorio.
Aún así, «es algo sorprendente que la manipulación de solo 20 genes de impresión permita un desarrollo relativamente normal de embriones bipaternos donde hay cientos de loci de impresión en ratones», dijo Dr. Kotaro SasakiProfesor asociado en la Escuela de Medicina Veterinaria de la Universidad de Pensilvania y la Facultad de Medicina Perelman que no participó en el trabajo.
Sin embargo, los ratones resultantes todavía tenían déficits, incluidas la vida útil más corta que los ratones normales, dijo Sasaki a Live Science en un correo electrónico. Los experimentos mostraron que los ratones también eran infértiles. Por el contrario, el puñado de ratones que fueron criados en Japón y sobrevivieron a la edad adulta fueron fértiles.
«Nuestros próximos pasos incluyen refinar el enfoque de edición de genes para producir animales bipaternos más saludables», dijo Li. Es probable que se puedan ajustar genes de impresión adicionales para ayudar a apagar los problemas de salud restantes, dijo. El equipo también quiere probar su enfoque en especies animales adicionales para ver qué tan bien se traduce.
A la larga, esta línea de investigación podría ayudar a los científicos a comprender mejor los trastornos de impresión, potencialmente allanando el camino hacia los tratamientos que usan edición de genes Para arreglarlos en humanos, sugirió Li.
Latham agregó que, al comprender mejor las vías genéticas involucradas, los científicos podrían identificar formas de contrarrestar los trastornos con las drogas, en lugar de la edición de genes. Agregó que también podría haber aplicaciones para la investigación en la agricultura, si eventualmente ayudó a los criadores a cultivar rasgos deseables en el ganado, por ejemplo.
Cuando se trata de humanos, Latham dijo que queremos comprender mejor los riesgos y beneficios del enfoque antes de intentar usarlo en las personas. Sasaki se hizo eco del sentimiento, señalando que una serie de obstáculos tecnológicos y dilemas éticos «todos cuestan la aplicación clínica en humanos en el futuro cercano».
