Defying Biology: Ilmuwan Tiongkok Mouseer Mouse Dengan Dua Orang Tua Laki -Laki

Para peneliti menciptakan tikus bi-paternal pertama dengan memodifikasi gen pencetakan, memajukan ilmu reproduksi tetapi menghadapi tantangan seperti sterilitas dan tingkat kelangsungan hidup yang rendah.

Sebuah tim ilmuwan sel induk telah berhasil merekayasa tikus dua paternal-satu dengan dua orang tua pria-menggunakan teknologi sel induk embrionik. Tikus itu bertahan hingga dewasa, menandai terobosan yang signifikan dalam sains reproduksi. Temuan mereka, diterbitkan pada 28 Januari 2025, di Sel induk selmerinci bagaimana mereka mengatasi hambatan lama untuk reproduksi mamalia yang tidak ada pada mamalia dengan memodifikasi gen kunci yang terlibat dalam reproduksi.

Para ilmuwan telah berusaha untuk membuat tikus bi-paternal sebelumnya, tetapi embrio hanya berkembang ke titik tertentu dan kemudian berhenti tumbuh. Di sini, para peneliti, yang dipimpin oleh penulis yang sesuai Wei Li dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (CAS) di Beijing, berfokus pada penargetan gen pencetakan, yang mengatur ekspresi gen dalam beberapa cara. “Pekerjaan ini akan membantu mengatasi sejumlah keterbatasan dalam penelitian sel induk dan obat -obatan regeneratif,” kata Li.

“Karakteristik unik dari gen pencetakan telah membuat para ilmuwan percaya bahwa mereka adalah penghalang mendasar untuk reproduksi mamalia yang tidak ada pada mamalia,” kata penulis co-corressesponding Qi Zhou, juga dari CAS. “Bahkan ketika membangun embrio bi-maternal atau bi-paternal secara artifisial, mereka gagal berkembang dengan baik, dan mereka berhenti di beberapa titik selama pengembangan karena gen-gen ini.”

Merekayasa tikus bi-paternal

Upaya sebelumnya untuk membuat tikus bi-paternal menggunakan organoid ovarium untuk mendapatkan oosit dari sel induk berpotensi majemuk jantan; Ooctyes itu kemudian dibuahi dengan sperma dari laki -laki lain. Namun, ketika kromosom homolog – kromosom yang membelah selama meiosis untuk membuat oosit dan sperma – yang berasal dari jenis kelamin yang sama, mencetak kelainan muncul, yang menyebabkan cacat perkembangan yang parah.

Dalam penelitian ini, para peneliti memodifikasi 20 gen pencetakan utama secara individual menggunakan sejumlah teknik yang berbeda, termasuk mutasi frameshift, penghapusan gen, dan pengeditan wilayah pengatur. Mereka menemukan bahwa tidak hanya suntingan ini memungkinkan penciptaan hewan dua paternal yang kadang-kadang hidup sampai dewasa, tetapi mereka juga menyebabkan sel induk dengan pluripotensi yang lebih stabil.

“Temuan ini memberikan bukti kuat bahwa pencetakan kelainan adalah penghalang utama reproduksi uniseksual mamalia,” kata penulis co-corressesponding Guan-Zheng Luo dari Sun Yat-Sen University di Guangzhou. “Pendekatan ini dapat secara signifikan meningkatkan hasil perkembangan sel induk embrionik dan hewan kloning, membuka jalan yang menjanjikan untuk kemajuan pengobatan regeneratif.”

Tantangan dan penelitian masa depan

Para peneliti mencatat beberapa batasan yang masih perlu ditangani oleh pekerjaan mereka. Untuk satu hal, hanya 11,8% dari embrio yang layak yang mampu berkembang sampai lahir, dan tidak semua anak anjing yang dilahirkan hidup sampai dewasa karena cacat perkembangan. Sebagian besar dari mereka yang hidup sampai dewasa telah mengubah pertumbuhan dan umur yang lebih singkat. Juga, tikus yang hidup sampai dewasa steril, meskipun mereka menunjukkan peningkatan efisiensi kloning.

“Modifikasi lebih lanjut pada gen pencetakan berpotensi memfasilitasi generasi tikus bi-paternal yang sehat yang mampu menghasilkan gamet yang layak dan mengarah pada strategi terapi baru untuk pencetakan penyakit terkait,” kata penulis yang berkoresponden bersama Zhi-Kun Li dari CAS.

Tim akan terus mempelajari bagaimana memodifikasi gen pencetakan dapat menyebabkan embrio dengan potensi perkembangan yang lebih tinggi. Mereka juga bertujuan untuk memperluas pendekatan eksperimental yang dikembangkan pada tikus ke hewan yang lebih besar, termasuk monyet. Namun, mereka mencatat bahwa ini akan membutuhkan waktu dan upaya yang cukup karena kombinasi gen pencetakan pada monyet berbeda secara signifikan dari yang ada pada tikus. Apakah teknologi ini pada akhirnya akan diterapkan untuk memecahkan penyakit manusia masih belum jelas. Pedoman etika Society for Stem Cell Research untuk penelitian sel induk tidak memungkinkan pengeditan genom yang diwariskan untuk tujuan reproduksi atau penggunaan gamet yang diturunkan dari sel induk manusia untuk reproduksi karena mereka dianggap saat ini tidak aman.

Referensi: “Anak-anak bi-paternal dewasa yang dihasilkan melalui modifikasi langsung gen yang dicetak dalam mamalia” oleh Zhi-kun Li, Li-Bin Wang, Le-Yun Wang, Xue-Han Sun, Ze-Hui Ren, Si-Nan MA, Yu -long Zhao, Chao Liu, Gui-Hai Feng, Tao Liu, Tian-Shi Pan, Qing-Tong Shan, Kai Xu, Guan-Zheng Luo, Qi Zhou dan Wei Li, 28 Januari 2025, Sel induk sel.
Doi: 10.1016/j.stem.2025.01.005

Pendanaan: Program Penelitian Prioritas Strategis Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok, Program Penelitian Kunci Nasional dan Program Pengembangan Tiongkok