Cameron Merritt
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Por primera vez, los investigadores han creado directamente ratones con dos padres..
Los ratones no pudieron sobrevivir más de un día después del nacimiento, pero persuadir a un embrión hecho del ADN de dos padres durante todo el desarrollo fetal no fue una tarea fácil. Los investigadores encontraron que era mucho más difícil que hacer ratones con dos madres.
Los hallazgos ayudan a explicar por qué los mamíferos no pueden reproducirse con un solo padre. También pueden ayudar a explicar por qué los animales que pueden reproducirse solos, como algunos anfibios, casi siempre son hembras. [10 cosas asombrosas que los científicos acaban de hacer con CRISPR]
La barrera para la reproducción de un solo sexo, dijo el autor principal del estudio, Wei Li, investigador de células madre de la Academia de Ciencias de China, es algo llamado impronta genómica, o el etiquetado molecular del ADN que regula cómo se llevan a cabo las instrucciones en el genoma. . Pero el nuevo estudio, publicado en línea el 11 de octubre en la revista Cell Stem Cell, revela que la barrera se puede cruzar..
Huellas de los padres
Se sabe que la impronta genómica es importante para el desarrollo embrionario, pero exactamente cómo funciona y qué la controla es una "caja negra", dijo Mellissa Mann, investigadora en ciencias reproductivas de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh y Magee-Women's Research Instituto que no participó en el nuevo estudio.
En la reproducción sexual, cada descendencia hereda la mitad de su ADN de su madre y la mitad de su padre. Pero el ADN de cada padre tiene etiquetas moleculares únicas que se agregan durante la formación del esperma y el óvulo originales. Estas etiquetas son las instrucciones que dictan si un gen se expresa o permanece inactivo..
"Se podría heredar una copia de un gen específico de la madre, y ese gen con estas 'marcas' moleculares permitiría que se transcribiera para hacer su función", dijo Mann. "Pero el mismo gen de papá tendría diferentes etiquetas, lo que evitaría que se expresara".
Estas etiquetas tienen muchas consecuencias en el mundo real. Son cruciales en el desarrollo embrionario temprano, dijo Mann. Estudios previos han encontrado que cuando los científicos intentan diseñar descendientes a partir de dos espermatozoides, el embrión no se desarrolla, mientras que las células que hacen crecer la placenta florecen; la descendencia de dos huevos da como resultado un embrión en desarrollo y una placenta que no crece. [5 razones por las que la placenta es asombrosa]
También existen trastornos genéticos que dependen de la impronta genómica. El síndrome de Angelman, un trastorno neurológico que causa discapacidad intelectual y convulsiones, es causado por una mutación del UBE3A gen en el cromosoma de la madre. Cuando papá en lugar de mamá transmite esa misma mutación genética, el resultado es un trastorno neurológico completamente diferente llamado síndrome de Prader-Willi..
Se requieren dos
Algunos animales son capaces de reproducirse solos. La mayoría de estos casos son cuando una hembra se reproduce sin un macho, un proceso llamado partenogénesis. Varios peces, reptiles y anfibios pueden reproducirse de esta manera. Solo un pezDanio rerio) se reproduce solo con machos, y solo en ciertas condiciones de laboratorio, dijo Baoyang Hu de la Academia China de Ciencias, otro autor principal del nuevo artículo..
Los investigadores detrás del nuevo estudio querían entender por qué los mamíferos no pueden reproducirse solos. Entonces, para comenzar, se propusieron ver qué se necesita para crear partenogénesis en mamíferos. Utilizaron células madre de ratón diseñadas para tener solo un conjunto de cromosomas maternos, como un óvulo, y las inyectaron en un óvulo normal para crear un embrión con dos conjuntos de ADN materno. Luego transfirieron el embrión resultante a una madre sustituta..
Para crear un embrión viable, los investigadores tuvieron que eliminar tres segmentos impresos del genoma de las células madre diseñadas. Los ratones resultantes parecían normales, aunque Li dijo que los ratones fueron probados solo por un tiempo limitado en condiciones experimentales, por lo que es posible que no hayan sido tan saludables como los ratones producidos a la antigua..
Pero los ratones con dos mamás no son nada nuevo; ratones similares con dos madres se produjeron por primera vez en 2004, escribieron los autores. [¿Cómo funcionan realmente las pruebas de ADN de Ancestry?]
Entonces, recurrieron a un problema más difícil: hacer ratones con dos padres. Eso se ha hecho solo una vez, por investigadores del Centro Oncológico M.D. Anderson en Texas. En ese caso, los investigadores crearon células madre masculinas con cromosomas X pero sin cromosomas Y, las inyectaron en blastocistos femeninos, la etapa inicial del desarrollo en la que algunas células se han diferenciado en tipos específicos. Luego dejaron que esas hembras se convirtieran en adultos. Luego emparejaron a las hembras que llevaban solo el ADN X masculino con los machos, creando una descendencia que solo portaba genes de dos padres..
Papás solos
Esta vez, los investigadores querían ver si podían hacer ratones con dos padres sin el paso intermedio de una hembra modificada genéticamente, dijo Hu. Para hacerlo, inyectaron un espermatozoide y células madre con solo ADN paterno en un óvulo al que se le extrajo su núcleo (y por lo tanto todo su ADN materno). Luego extrajeron las células madre, que son capaces de convertirse en cualquier célula del cuerpo, que se desarrolló en el embrión resultante. Luego, esas células madre se colocaron en un blastocisto separado. El blastocisto era necesario para desarrollar una placenta, dijo Hu. Finalmente, este blastocisto inyectado con células madre se colocó en el útero de una madre sustituta..
"Hasta donde sabemos, es la primera vez que se producen ratones bipaternos con dos padres directos", dijo Hu. .
Pero a los ratones no les fue bien. De hecho, los nacimientos exitosos fueron minoría. De 1.023 intentos, solo nacieron 12 cachorros vivos. Y los cachorros no eran normales. Estaban hinchados con líquidos y eran más del doble de grandes que los cachorros de ratones normales. Todos ellos lucharon por amamantar y respirar y murieron poco después del nacimiento..
"La gente se está adelantando a la ciencia con esto para decir que existe la posibilidad de que dos hombres puedan tener un hijo", dijo Mann. "Esto está muy lejos".
Lo que sí hace el estudio, sin embargo, es una pista de por qué la partenogénesis es más común en la naturaleza que la reproducción exclusivamente masculina. Los investigadores tuvieron que eliminar siete regiones impresas del genoma para que la reproducción solo masculina funcionara, cuatro más de las que tuvieron que eliminar para las mujeres. (La pérdida adicional de material genético podría explicar por qué los ratones con dos padres eran tan anormales, dijo Mann).
En el futuro, el método se puede utilizar para estudiar más de cerca los efectos de la impronta en varios trastornos del desarrollo, dijo el autor principal del estudio, Qi Zhou, también de la Academia de Ciencias de China. Los ratones podrían usarse para probar modificaciones genéticas que podrían corregir trastornos hereditarios, dijo Zhou..
Publicado originalmente el .