İki sperm hücresinin boş bir yumurtaya koyarak verimli farelerin yaratılmasından sonra kendi genetik çocuklarına sahip olabilmesine bir adım daha yaklaştık.
İki babası olan ve kendi yavrularına sahip olan yetişkin erkek fareler
İlk kez, iki babası olan fareler, kendi yavrularına sahip olmaya devam etti – iki erkeğin her ikisinin de genetik olarak ilişkili olduğu çocuk sahibi olmasını sağlama konusunda önemli bir adım. Ancak, insanlarda denenmeden önce hala uzun bir yol var.
Çin’deki Şangay Jiao Tong Üniversitesi’nde Yanchang Wei, çekirdeği çıkarılmış bir yumurtaya iki sperm hücresini bir araya getirerek başarıya ulaştı. Ekip daha sonra sperm DNA’sında yedi siteyi yeniden programlamak için epigenom düzenleme adı verilen bir yöntem kullandı, bu da embriyonun gelişmesine izin vermek için gerekli.
Kadın farelere aktarılan bu embriyoların 259’undan sadece iki yavru – her ikisi de erkek – hayatta kaldı ve yetişkinliğe büyüdü ve başarı oranını çok düşük hale getirdi. Daha sonra her ikisi de kadınlarla çiftleştikten sonra boyut, ağırlık ve görünüm açısından normal görünen yavrular babasına sahipti.
İki babayla fare yaratmak, iki anneyle fare yaratmaktan çok daha zor oldu. İki anne olan Kaguya ile ilk verimli farenin doğumu 2004 yılında bildirildi.
Kaguya genetik olarak modifiye edilmeliydi, ancak 2022’de Wei ve meslektaşları, DNA dizisini değiştirmeyen sadece epigenom düzenleme kullanarak benzer şekilde babasız fareler oluşturabildiler. Aynı yöntem annesiz fareleri yapmak için kullanıldı.
İki baba veya iki anneyle memelilerin yaratılmasının çok önemli bir başarı olmasının nedeni, çoğu hayvanın biri anneden ve diğeri Baba’dan miras alınan iki kromozoma sahip olmasıyla ilgili baskı adı verilen bir fenomenden kaynaklanmaktadır.
Yumurta ve sperm oluşumu sırasında, bazı genlerin aktif ve diğerlerinin aktif olmasını programlayan bu kromozomlara kimyasal etiketler eklenir. Bu değişikliklere “epigenetik” denir, çünkü altta yatan DNA sekansını değiştirmezler, ancak hücreler bölündüğünde etiketler hala aktarılabilir, yani etkileri ömür boyu sürebilir.
En önemlisi, annelerde epigenetik programlama, babalardan farklıdır, spermde “açık” olarak etiketlenmiş bazı genler yumurtalarda “kapalı” olarak etiketlenir ve bunun tersi de geçerlidir.
Bu, bir yumurtanın iki set maternal kromozom veya iki baba seti varsa, normal olarak gelişemeyeceği anlamına gelir. Bir çiftin bir kromozomunda aktif olması gereken bir gen her ikisinde de kapatılabilir veya bir genin her iki kopyası da sadece bir tanesi olması gerektiğinde aktif olabilir, bu da bu genin “aşırı dozu” ile sonuçlanabilir.
Kaguya’nın durumunda, araştırmacılar genel gen aktivitesini daha normal hale getirmek için bir genin bir kısmını silerek bunu yaptılar. Ancak iki baba ile fareler oluşturmak çok daha fazla değişiklik gerektirir.
Bu yılın başlarında, Çin’deki ayrı bir ekip, gen aktivitelerini normalleştirmek için 20 genetik modifikasyon yaptıktan sonra yetişkinliğe büyümek için iki babası olan birkaç fareye sahipti, ancak bu fareler tamamen sağlıklı veya verimli değildi.
Genetik modifikasyon yoluyla gen aktivitesini düzeltmek, laboratuvar hayvanlarında baskıyı incelemek için yararlı olsa da, en azından genetik değişikliklerin etkileri tam olarak anlaşılmadığı için insanlarda kabul edilemez olacaktır.
Epigenetik yaklaşımları için Wei ve ekibi, genellikle gen düzenleme için kullanılan CRISPR proteinlerinin modifiye edilmiş biçimlerini kullandı. Tıpkı standart CRISPR proteinleri gibi, bunlar genomlar üzerinde belirli alanlar aramak için yapılabilir. Ancak bu sekanslar bulunduğunda, modifiye edilmiş proteinler DNA’yı değiştirmek yerine epigenetik etiketler ekler veya çıkarır.
Londra University College’da Helen O’Neill, çalışma ileriye doğru büyük bir adım. “Genomik baskının memelilerde tekarlık üremenin ana engel olduğunu ve aşılabileceğini gösteriyor.”
Genetik modifikasyonu içermediğinden, epigenom düzenleme yaklaşımı prensip olarak, aynı cinsiyetten çiftlerin kendi genetik çocuklarına sahip olmalarına izin vermek için kullanılabilir. Bununla birlikte, tekniğin insanlarda kullanım için dikkate alınabilmesi için başarı oranının çok daha yüksek olması gerekir. İngiltere’deki Sainsbury Wellcome Center’daki Christophe Galichet, “Aynı cinsiyetten ebeveynlerden yavru üretme konusundaki bu araştırma umut verici olsa da, İngiltere’deki Sainsbury Wellcome Center’daki Christophe Galichet,“ Çok sayıda yumurta, ihtiyaç duyulan çok sayıda vekil kadın ve düşük başarı oranından dolayı insanlara çevirmek düşünülemez ”diyor.
Başarı oranının bu kadar düşük olmasının birkaç nedeni var. Yeni başlayanlar için, iki sperm hücresini birleştirmek, embriyoların dörtte birinin iki Y kromozomu olduğu ve uzak gelişmeyeceği anlamına gelir. Ayrıca, epigenom düzenleme, embriyoların küçük bir kısmında sadece yedi bölgede de çalıştı ve bazı durumlarda hedef dışı etkileri olabilirdi.
Hayvanların başarı oranı ve sağlığı, yediden fazla bölgeyi değiştirerek muhtemelen iyileştirilebilir. Başka bir sorun, insanlarda biraz farklı bir dizi sitenin değiştirilmesi gerekebileceğidir.
Eğer iki babası olan insan bebekleri bu şekilde yaratılırsa, teknik olarak üç ebeveynli bebek olurdu, çünkü hücrelerindeki küçük miktarda DNA içeren mitokondri yumurta donöründen gelir.
2023’te Japonya’daki bir ekip, fare kök hücrelerini yumurtalara dönüştürmeyi içeren üçüncü bir teknik kullanan iki babalı fare yavrularının doğumunu duyurdu. Bununla birlikte, herhangi bir yavru yetişkinliğe hayatta kalıp kalmadığı açık değildir ve şimdiye kadar kimse insan kök hücrelerini yumurtalara dönüştürmeyi başaramamıştır.
