Primo topo con due genitori maschi per raggiungere l’età adulta

Gli scienziati hanno già tentato di creare topi bi-paterni prima, ma gli embrioni si sono sviluppati solo fino a un certo punto e poi hanno smesso di crescere. Qui, gli investigatori, guidati dalla corrispondente autore Wei Li della Cinese Academy of Sciences (CAS) a Pechino, si sono concentrati sul targeting di impronta geni, che regolano l’espressione genica in vari modi. “Questo lavoro aiuterà ad affrontare una serie di limitazioni nella ricerca di cellule staminali e di medicina rigenerativa”, afferma Li.

“Le caratteristiche uniche dei geni di impronta hanno portato gli scienziati a credere di essere una barriera fondamentale alla riproduzione unisessuale nei mammiferi”, afferma anche l’autore coordinante Qi Zhou, anch’esso di CAS. “Anche quando si costruiscono embrioni bi-materni o bi-paterni artificialmente, non riescono a svilupparsi correttamente e si fermano ad un certo punto durante lo sviluppo a causa di questi geni.”

Precedenti tentativi di fare in modo che un topo bi-paterno usasse organoidi ovarici per ricavare ovociti dalle cellule staminali pluripotenti maschili; Quegli ovoci sono stati quindi fecondati con sperma di un altro maschio. Tuttavia, quando i cromosomi omologhi – i cromosomi che si dividono durante la meiosi per creare ovociti e spermatozoi – hanno avuto origine dallo stesso sesso, sono nati anomalie, portando a gravi difetti di sviluppo.

In questo studio, i ricercatori hanno modificato 20 geni chiave di imprinting utilizzando individualmente una serie di tecniche diverse, tra cui mutazioni di frameshift, delezioni geniche e modifiche della regione regolatoria. Hanno scoperto che non solo queste modifiche hanno permesso alla creazione di animali bi-paterni che a volte vivevano fino all’età adulta, ma hanno anche portato a cellule staminali con pluripotenza più stabile.

“Questi risultati forniscono una forte prova del fatto che l’imprinting di anomalie è la principale barriera alla riproduzione unisessuale dei mammiferi”, afferma l’autore coordinante Guan-Zheng Luo della Sun Yat-Sen University a Guangzhou. “Questo approccio può migliorare significativamente i risultati dello sviluppo delle cellule staminali embrionali e degli animali clonati, apportando un percorso promettente per il progresso della medicina rigenerativa.”

I ricercatori notano diverse limitazioni che il loro lavoro deve ancora affrontare. Per prima cosa, solo l’11,8% degli embrioni vitali era in grado di svilupparsi fino alla nascita, e non tutti i cuccioli che sono nati vivevano fino all’età adulta a causa di difetti dello sviluppo. La maggior parte di quelli che vivevano all’età adulta avevano modificato la crescita e una durata abbreviata. Inoltre, i topi che vivevano fino all’età adulta erano sterili, sebbene presentassero una maggiore efficienza di clonazione.

“Ulteriori modifiche ai geni di imprintazione potrebbero potenzialmente facilitare la generazione di topi bi-paterni sani in grado di produrre gameti vitali e portare a nuove strategie terapeutiche per le malattie legate all’imprinting”, afferma l’autore coordinante Zhi-kun di CAS.

Il team continuerà a studiare in che modo la modifica dei geni di imprinting possa portare a embrioni con un potenziale di sviluppo più elevato. Mirano inoltre a estendere gli approcci sperimentali sviluppati nei topi a animali più grandi, comprese le scimmie. Tuttavia, notano che ciò richiederà tempo e sforzi considerevoli perché le combinazioni di geni di imprintazione nelle scimmie differiscono significativamente da quelle nei topi. Non è chiaro se questa tecnologia sarà applicata per risolvere le malattie umane. Le linee guida etiche della Società internazionale per la ricerca sulle cellule staminali per la ricerca sulle cellule staminali non consentono l’editing ereditario del genoma per scopi riproduttivi né l’uso dei gameti derivati ​​dalle cellule staminali umane per la riproduzione perché sono considerati attualmente non sicuri.