Zarówno męskie, jak i żeńskie gamety są haploidalne, to znaczy zawierają w sobie zaledwie połowę materiału genetycznego obecnego w pozostałych komórkach naszego ciała. Dzięki temu, powstała z ich połączenia zygota może dać początek zdrowemu organizmowi.
Jednym z licznych etapów rozwoju nowego życia jest stadium blastocysty, struktury składającej się z zewnętrznej osłony - trofoblastu oraz węzła zarodkowego (ang. inner cell mass - ICM), czyli grupy komórek ulegających z czasem specjalizacji i przekształcających się w poszczególne tkanki. To właśnie z nich uzyskuje się hodowle tak zwanych embrionalnych komórek macierzystych (ang. Embryonic Stem Cell – ESC), wykorzystywanych m.in. podczas tworzenia genetycznie zmodyfikowanych zwierząt.
Za pomocą różnych metod, ESC można bowiem łatwo zaopatrzyć w dodatkowe geny warunkujące powstawanie pożądanych cech. Zmienione w ten sposób komórki namnaża się i wprowadza do jamy blastocysty, która następnie ulega podziałom dając nowego osobnika. Jest on jednak tak zwaną chimerą, u której wprowadzone modyfikacje dotyczą jedynie niektórych komórek.
Metoda ta jest zatem obarczona ryzykiem, że korzystne geny nie zostaną przekazane następnym pokoleniom. Co więcej, pozostaje ona nieskuteczna w przypadku pewnych gatunków zwierząt, np. małp, które, w odróżnieniu od myszy i szczurów, mają problemy z utrzymaniem genetycznych mieszańców.
Nowy sposób na przezwyciężenie powyższych trudności zaproponowali w sierpniu tego roku naukowcy z Shanghai Institute for Biological Sciences (Chiny). Wpadli oni na pomysł, aby zapłodnić pozbawione jąder oocyty i z powstałej w ten sposób blastocysty wyizolować haploidalne ESC. Do komórek jajowych można by je było wprowadzać za pomocą iniekcji
- dokładnie tak samo jak plemniki podczas sztucznego zapłodnienia. W ten sposób nie tylko omijałoby się kłopotliwe stadium chimery, ale również i uzyskiwało pewność, że aż połowa potomstwa odziedziczy pożądaną cechę.
Skuteczność nowej metody przetestowano już na myszach. Zgodnie z przypuszczeniami, uzyskane dzięki niej osobniki wykazywały ekspresję nowych genów. Były one również całkowicie zdrowe i płodne.
Naukowcy mają nadzieję, że ich technika nie tylko ułatwi produkcję genetycznie zmodyfikowanych gryzoni, ale również umożliwi przeprowadzanie podobnych eksperymentów na innych zwierzętach. Jeden z autorów badania - Jinsong Li, wspomina również, że - „Pewnego dnia podobna technika będzie mogła być użyta do poprawiania ludzkich komórek rozrodczych i umożliwi rodzicom posiadanie zdrowych dzieci”.
Prace nad wykorzystaniem komórek macierzystych w leczeniu bezpłodności trwają już od wielu lat. Tego typu zabiegi mogłyby pomóc nie tylko osobom zagrożonych występowaniem chorób genetycznych, ale również i wszystkim parom, które z różnych powodów nie mogą doczekać się potomstwa
W sierpniu 2011 roku naukowcy z Kyoto University (Japonia), kierowani przez Mitinori Saitou, zdołali uzyskać za pomocą ESC wczesne komórki spermy myszy (ang. primordial germ cells - PGC) i pozwolili im rozwijać się w organizmie bezpłodnego zwierzęcia.
Aby tego typu techniki można było wykonywać również na ludziach, konieczne będzie jednak wprowadzenie pewnych zmian. Przede wszystkim, wykorzystanie ESC jako materiału podstawowego nie dałoby ojcu możliwości przekazania dzieciom własnej informacji genetycznej, gdyż, jak sama nazwa wskazuje, ESC otrzymuje się nie z dorosłych osobników, lecz z embrionów wytwarzanych podczas sztucznego zapłodnienia metodą in vitro.
Należałoby więc opracować sposób na wykorzystanie komórek macierzystych pozyskiwanych z innych źródeł, np. ze skóry. Pierwsze udane eksperymenty tego typu przeprowadzono już w 2007 roku w Niemczech, gdzie pracownicy z Uniwersytetu w Getyndze, Münster i Szkoły Medycznej w Hannowerze otrzymali niedojrzałe męskie komórki rozrodcze ze szpiku kostnego pobranego od dobrowolnych dawców.
Zanim jednak nowe plemniki, zarówno te ulepszane, jak i pozyskiwane z różnych tkanek, znajdą zastosowanie podczas sztucznego zapłodnienia, potrzeba będzie wielu badań wykluczających ryzyko występowania jakichkolwiek błędów. Skoro z komórek tych ma powstać cały człowiek, to trzeba wcześniej mieć pewność, że zamiast leczyć stare błędy nie stworzy się nowych, równie groźnych defektów.
Autor: Anna Kurcek
Materiały źródłowe:
Turning Stem Cells Into Sperm http://www.explorestemcells.co.uk/
Stem cell sperm study leads to successful mouse births http://www.bbc.co.uk/
Sperm made from human bone marrow http://news.bbc.co.uk/
From Embryonic Stem Cells, a Sperm Replacement and Easier Path to Genetic Modification
“Bioetchnologia zwierząt” Praca zbiorowa pod redakcją Lecha Zwierzchowskiego, Kazimierza Jaszczaka, Jacka A. Modlińskiego. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 1997.
KOMENTARZE