Według statystyk WHO, z powodu niepłodności na świecie cierpi blisko 15 proc. ludzi w wieku prokreacyjnym, a w kolejnych dekadach liczby te będą rosły. W Polsce problem ten dotyczy blisko 20 proc. par, co łącznie przekłada się na ok. 1,5 mln osób. Istnieją skuteczne metody leczenia niepłodności, ale nie ma “złotego standardu”, który pomógłby w każdej sytuacji. Dlatego rozwiązań szuka się w warunkach laboratoryjnych, w nadziei, że uda się je przenieść na praktykę kliniczną.
Czytaj też: Ludzkie organoidy jelitowe wszczepiono do organizmu myszy. Prawdziwe “cuda” zaczęły się potem
Teraz nadszedł przełom. Naukowcy z Uniwersytetu w Osace zmienili chromosomy w męskiej komórce z XY na XX. Następnie wykorzystali tę technikę do stworzenia prekursorów komórek jajowych, zwanych oocytami i zapłodnili je, aby stworzyć siedem wyjątkowych myszy. Są to pierwsze gryzonie na świecie z dwoma biologicznymi ojcami. To wczesny proof of concept dla techniki, która może przyczynić się do leczenia niepłodności u ludzi. Szczegóły opisano w Nature.
Myszy z dwoma ojcami
W 2018 r. jeden z zespołów poinformował o wykorzystaniu embrionalnych komórek macierzystych pobranych z do wytwarzania młodych z dwoma ojcami lub dwiema matkami. Gryzonie z dwiema matkami były w stanie przetrwać do dorosłości i były płodne, podczas gdy te z dwoma ojcami żyły zaledwie kilka dni – nie wiadomo, skąd takie różnice. W 2020 r. uczeni z Uniwersytetu w Osace pod kierunkiem prof. Katsuhiko Hayashiego opisali, jakie zmiany genetyczne są niezbędne do dojrzewania konkretnych komórek rozrodczych w naczyniu laboratoryjnym. W 2021 r. ten sam zespół wykazał, że jest w stanie zrekonstruować środowisko mysich jajników, przyczyniając się do stworzenia “stymulowanej” komórki jajowej (nie mówimy o komórce “sztucznej”, gdyż jest ona nieodróżnialna od tej powstałej w klasycznych okolicznościach).
Czytaj też: DNA w plemnikach jak klocki Tetrisa? Wystarczy jeden defekt, a pojawi się problem z płodnością
Aby stworzyć komórkę jajową, zespół prof. Hayashiego wykorzystał mysie komórki skóry z chromosomami X i Y (pochodzące od samców) i przeprogramował je tak, by zmieniły się w tzw. pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) – takie, które mogą rozwinąć się w każdy inny typ komórek. Genetycy następnie usunęli z nich chromosomy Y i zduplikowali chromosomy X, po czym “zaprogramowali” je do rozwoju w komórki jajowe z dwoma chromosomami X. Kluczowe było wykorzystanie rewersyny – cząsteczki używanej do odróżnicowania komórek macierzystych.
Prof Hayashi przyznaje:
Największa sztuczka w tej technice to duplikacja chromosomu X. Udało się nam tego dokonać po raz pierwszy w historii, więc naprawdę uważamy to za wielki sukces.
Tak powstałe komórki jajowe zapłodnili je za pomocą plemników myszy, a powstałe embriony przenieśli do macicy surogatki (samicy myszy). Cała procedura została przeprowadzona prawidłowo, ale wskaźnik przeżywalności jest dramatycznie niski – z 630 przeniesionych embrionów, tylko 7 rozwinęło się w zdrowe młode.
Przeprowadzone badania mają charakter proof of concept, czyli demonstrują, że pozyskanie komórek jajowych z dorosłych komórek samca jest możliwe. Prof. Hayashi twierdzi, że technika może być stosowana u ludzi w ciągu dekady, ale większość środowiska naukowego twierdzi, że to nonsens. Na razie nie ma co myśleć nawet o testach z udziałem ludzkich komórek, nie mówiąc nawet o jakiejkolwiek praktyce klinicznej. Pomijając problemy natury etycznej, myszy bardzo różnią się od ludzi, a nawet u gryzoni komórki jajowe nie są doskonałe. Szacunki wskazują, że tylko 1 na 100 zapłodnień prowadzi do żywego urodzenia.
Czytaj też: Komórki macierzyste naprawią uszkodzone serce. Oto przełom na miarę osiągnięcia Profesora Religi
Uczeni zamierzają teraz sprawdzić, czy epigenetyczne modyfikacje DNA, które wpływają na aktywność genów, są zachowane w komórkach jajowych wywodzących się z komórek samca. Wykonanie tej samej procedury z komórkami ludzkimi może wymagać od uczonych hodowania komórek jajowych w laboratorium przez dłuższy czas niż było to konieczne w przypadku komórek mysich. Jeśli okres hodowli staje się “za długi”, wtedy gromadzą się zarówno nieprawidłowości genetyczne, jak i epigenetyczne.
Używanie edycji genów u ludzi w linii germinalnej komórek – kiedy DNA jest zmieniane w taki sposób, że manipulacja dokonana przez naukowców zostanie przekazana potomstwu samych dzieci – jest wciąż czerwoną linią dla naukowców. Ale jeżeli technologia posunęłaby się tak daleko, by można było mówić o przekształcaniu dorosłych komórek skóry w komórki rozrodcze u ludzi, do społeczeństwa należałaby decyzja, czy na to pozwala. Warto mieć na uwadze potencjalne korzyści terapeutyczne i całkowite rozwiązanie problemu niektórych zaburzeń płodności, m.in. spowodowanych defektami chromosomów płci, np. zespołem Turnera, w którym to kobietom brakuje części lub całego z chromosomów X. Na ocenę bioetyczną takich działań przyjdzie jeszcze czas.