a reprodukciós tudomány jelentős mérföldkövet ért el a KAGUYA egér, az első életképes parthenogenetikus emlős (Kono et al. 2004). A munkát Dr. Tomohiro Kono és munkatársai végezték, és jelentős technikai eredménynek számít, amely több száz rekonstruált tojás előállításával jár, amelyekből tíz élő és tizennyolc elhullott kölyköt szereztek be a vemhesség 19.5.napján. A két túlélő kölyök közül az egyiket génexpressziós vizsgálatok céljából ölték meg, a másikat, Kaguya-t pedig tenyésztették és túlélték, hogy hagyományos eszközökkel sikeresen szaporodjanak. Ez a munka tovább bővíti a mesterséges reprodukcióban elérhető lehetőségeket, és fontos következményekkel járhat az embrionális fejlődés és a génszabályozás szempontjainak megértésében. A népszerű sajtó néhány kommentátorának véleményével ellentétben azonban nem valószínű, hogy jelentős hatással lenne az emberi mesterséges reprodukciós technológiákra.
a genomikus lenyomat, a gének differenciális expressziója szülői eredetüktől függően, az emlősök parthenogenetikai fejlődésének fő (talán az egyetlen) akadálya, amelyben az egyén nem tartalmaz apai genetikai anyagot. Mechanisztikus értelemben a genomi lenyomat azt jelenti, hogy bizonyos genetikai lókuszok kromatinja differenciáltan módosul a szülői csíravonalakban, így a szülői allélok differenciáltan expresszálódnak a fejlődő embrióban. Körülbelül ötven gént írtak le egerekben és emberekben, amelyek az embrionális fejlődés során az egyik szülői allél transzkripciós hallgatását mutatják (Moore et al. 2001, ábra. 1A). A parthenogenetikus embriók ezért hiányosak az apai expresszált nyomott géntermékekben, és súlyos növekedési retardációt és intrauterin halált mutatnak.
közel egy évtizede Kono és mások azon dolgoztak, hogy javítsák a parthenogenetikus embriók méhen belüli fejlődését, ezáltal feltárva a lenyomatfolyamat fontos mechanisztikus részleteit (Kono et al. 1996, 2002, Obata et al. 1998, Kato et al. 1999, Bao et al. 2000, 2003, Sotomaru et al. 2002). Munkájuk elsősorban azt mutatja, hogy az anyai csíravonalban a lenyomatok bevezetése az oogenezis viszonylag késői szakaszában történik. Ezért egyes lenyomott genetikai lókuszoknál a nem növő petesejtek lehetnek ‘lenyomatsemlegesek’ a maternálisan kivetett lenyomatokhoz képest, vagy megtarthatnak néhány apai lenyomatokat, amelyeket csak később távolítanak el oogenezis. Mindkét lehetőségre bizonyíték van (Kono et al. 1996, Obata et al. 1998, Kato et al. 1999, Bao et al. 2000, T Kono, publikálatlan észrevételek). Amikor ng petesejteket használnak a megtermékenyítetlen petesejtek pótlására (ábra. 1B), az eredmény messze meghaladja azt, amit általában a teljesen kifejlett (fg) petesejtek. Azonban ezek a fejlesztések ellenére, a legtávolabbi, hogy az ilyen embriók is kialakulhat, hogy a nap 13.5 a terhesség (Kono et al. 1996). Ezeknek az embrióknak a molekuláris genetikai elemzése azt mutatja, hogy míg számos apai expresszált lenyomott gén expresszálódik az ng petesejt genomjából, a normálisan maternálisan expresszált H19 gén biallelikusan expresszálódik, az apai expresszált Igf2 gén pedig mind ng, mind fg eredetű allélokon elnémul (Obata et al. 1998).
Kono következő lépése az volt, hogy megpróbálja korrigálni a H19 és Igf2 géndózist a parthenogenetikus embriókban olyan deléciókat tartalmazó kromoszómák bevezetésével, amelyek: (I) megszüntetik a H19 transzkripciót (Kono et al. 2002, ábra. 1C), és (ii) a H19 transzkripció megszüntetése és az Igf2 expresszió helyreállítása (Kono et al. 2004, ábra. 1D). Az első manipuláció kiterjesztette a méhen belüli parthenogenetikai fejlődést a terhesség 17.5.napjáig, a második pedig Kaguya születését eredményezte. Névértéken véve ezek az eredmények azt sugallják, hogy a sikeres parthenogenetikai fejlődés ütemének további javítása lehetséges a lenyomatfolyamat mélyebb ismeretével és a genotípus vagy epigenotípus kifinomultabb manipulációival. Lényegében egyfajta racionális fejlesztéstechnika elérhető lehet.
Rudolf Jaenisch, akit a közelmúltban idéztek a tudós, azzal érvel, hogy Kaguya egyszerűen egy sztochasztikus esemény, amelyben életképességének epigenetikai alapjainak egyik fő összetevője kiszámíthatatlan (Holding et al. 2004). Lényegében kisebb szerepre helyezi Kono azon indoklását, hogy a H19/Igf2 transzgenikát használja. Implicit módon azt állítja, hogy ha nagyszámú embrionális rekonstitúciós kísérletet végeznek, életképes utódok születhetnek az ‘epigenotípus-tér’véletlenszerű mintavétele miatt. Érvei párhuzamosak azzal a javaslattal, hogy a szomatikus sejtek újraprogramozásával előállított életképes klónozott állatok csak egyedi, véletlenszerű események (Surani 2003). Kono kísérleteiben azonban a szomatikus sejtek klónozásával ellentétben az NG oocita mag valószínűleg nem esik át a kromatin átfogó újraprogramozásán, mivel már elkötelezett a csíravonal őssejt sorsa iránt. Ezenkívül az ilyen petesejteket meghatározott fejlődési szakaszban explantálják, ezért várhatóan viszonylag homogének lesznek az epigenotípus szempontjából. Tanulságosabb összehasonlítás az embrió rekonstitúciós kísérletekben a heréből származó haploid spermatid magok vagy a preimplantációs embriókból származó diploid blastomer magok felhasználásával történhet, amelyek viszonylag magas fejlődési sebességen mennek keresztül.
akkor mi az alapja a parthenogenetikai életképesség alacsony arányának Kono kísérleteiben? Az egyik lehetőség az, hogy az ng oocyta epigenotípus változékonyságának eredete a meiosisban az anyai és apai eredetű nyomott kromoszóma régiók különböző kombinációinak véletlenszerű mintavételéből adódik. Emlékezzünk arra, hogy a diploid ng petesejtmag anyai és apai eredetű homológokat tartalmaz, amelyek szisztematikusan (nem sztochasztikusan) eltérhetnek a lenyomott lókuszokon, mivel a maradék anyai és apai lenyomatokat a petesejt fejlődésének ebben a szakaszában nem teljesen távolítják el. Minden egyes nyomott lokuszon az anyai és apai eredetű homológokat összekeverik és véletlenszerűen elkülönítik a meiózis során. Ezért Kono kísérleteiben Minden kapott haploid ng petesejtmag az anyai és apai lenyomatok 2N kombinációjának egyikét képviseli, ahol n az NG petesejtekben differenciálisan módosított lenyomott kromoszóma régiók száma. Például, ha a diploid ng petesejt Genom nyolc nyomott kromoszómális régiót tartalmaz, amelyek szisztematikusan maradék különbségeket mutatnak az anyai és az apai homológok között, ebből következik, hogy 28 (256) lehetséges epigenotípus létezik, amelyek közül talán csak kis szám teszi lehetővé az embrió életképességét. A példa kiterjesztése: talán csak az ng petesejtek 1: 256-ból, amelyek nyolc korábban apai homológból álló teljes készletet örökölnek, képesek támogatni a jó embrionális fejlődést, mivel ezekben a lókuszokban néhány apai lenyomat megmarad. Ennek a hipotézisnek az érvényességét egy F1 hibrid ng petesejtjeivel lehet tesztelni, hogy azonosítsák a nagymama és a nagyapa homológok eloszlását a lenyomatolt lókuszokban a rekonstruált embriókban, amelyek kivételes fejlődést mutatnak.
Jaenisch azt is megjegyzi, hogy a parthenogenetikus embrió életképességének megmentése az Igf2 expressziójának (viz Kaguya) fokozásával váratlan, mert az Igf2 életképessége a normál biparentális embriókban nem lehetséges. Az Igf2 hozzájárulása az embrió életképességéhez azonban csak nagyon korlátozott számú genetikai háttérrel tesztelték. Elképzelhető, hogy Kono néhány parthenogenetikus embriója, amelyek epigenotípusa és génexpressziós mintázata eltér a biparental embrióktól, részesül az Igf2 kiegészítésében. Kono ‘lenyűgöző rejtvénye’ arról, hogy a H19 / Igf2 normalizálódása ‘ a gének széles skálájának módosítását okozta ‘(Kono et al. 2004) vörös hering lehet, mert a parthenogenetikus embrió epigenotípusa, amely reagál a H19/Igf2 normalizálására, eltérhet attól, amely nem. A génexpresszió érzékelt változása a H19-hez való hozzáadáshoz kapcsolódóan a mutáció a már létező epigenotípus kiválasztását tükrözheti, amely megkönnyíti a Parthenogenetikai fejlődés Igf2 által közvetített fokozását, ahelyett, hogy önmagában az Igf2 expressziójának közvetlen eredménye lenne.
- letöltés ábra
az epigenotípus vázlata a H19 / Igf2 gén lokuszon, amely az egér csírasejtek különböző manipulációihoz kapcsolódik. A) normál megtermékenyítés. (B) embrió rekonstitúció teljesen kifejlett petesejtekkel és nem növő petesejtekkel (Kono et al. 1996). (C) az embrió rekonstitúciója a H19 transzkripciós egység teljesen kifejlett és nem növő petesejtet hordozó deléciójával (Kono et al. 2002). (D) az embrió rekonstitúciója teljesen kifejlett petesejtekkel és nem növő petesejtekkel, amelyek a H19 génrégió kiterjedt delécióját hordozzák, beleértve az upstream differenciálisan metilezett régió/határelemet (Kono et al. 2004). Függőleges sávok: piros sávok, Igf2 gén transzkripciós egység; zöld sávok, differenciálisan metilezett régió / határelem a H19 gén promoter előtt; kék sávok, H19 gén transzkripciós egység. Az értékek a terhesség napjára (fejlődési szakasz) vonatkoznak, amelyet az egyes manipulációs típusok után értek el.
idézet: reprodukció 128, 1; 10.1530 / rep.1.00311
-
Bao S, Obata Y, Carroll J, Domeki I & Kono T 2000 Epigenetic modifications necessary for normal development are established during oocyte growth in mice. Biology of Reproduction 62 616–621.
- Keresés a Google Scholar
- Export Citation
-
Bao s, Ushijima H, Hirose a, Aono F, Ono Y & Kono t 2003 szarvasmarha petesejtek fejlesztése, amelyeket In vitro megtermékenyítés után a növekvő stádiumú petesejtekből egy maggal rekonstruáltak. Teriogenológia 59 1231-1239.
- Keresés a Google Tudós
- Export idézet
-
gazdaság C 2004 1. egér parthenogenezis? Egyetlen gén kiesése kettős anyai petesejtben életképes egereket eredményez, de néhány kétség tanulmány. A tudós április 21, http://www.biomedcentral.com/news/20040421/01/.
-
Kato Y, Rideout WM III, Hilton K, Barton SC, Tsunoda y& Surani MA 1999 az egér őssejtjeinek fejlődési potenciálja. Fejlesztés 126 1823-1832.
- Keresés Google Scholar
- Export Citation
-
Kono t, Obata Y, Yoshimzu T, Nakahara t & Carroll J 1996 epigenetikai módosítások során petesejt növekedés korrelál kiterjesztett parthenogenetikai fejlődését az egér. Természet Genetika 13 91-94.
- Keresés Google Scholar
- Export Citation
-
Kono T, Sotomaru Y, Katsuzawa Y & Dandolo L 2002 egér parthenogenetikus embriók monoallelikus H19 expresszióval a terhesség 17.5.napjáig fejlődhetnek. Fejlődésbiológia 243 294-300.
- Keresés a Google Tudós
- Export idézet
-
Kono T, Obata Y, Wu Q, Niwa K, Ono Y, Yamamoto Y, Park ES, Seo JS & Ogawa H 2004 Parthenogenetikus egerek születése, amelyek felnőttkorig fejlődhetnek. Természet 428 860-864.
- Keresés Google Scholar
- Export Citation
-
Moore T 2001 genetikai konfliktus, genomikai lenyomat és létrehozása az epigenotípus kapcsolatban növekedés. Reprodukció 122 185-193.
- Keresés a Google Scholar
- Export idézet
-
Obata Y, Kaneko-Ishino T, Koide T, Takai Y, Ueda T, Domeki I, Shiroishi T, Ishino F & Kono t 1998 Az elsődleges lenyomat megzavarása az oocita növekedés során vezet a lenyomott gének módosított expressziójához az embriogenezis során. Fejlesztés 125 1553-1560.
- Keresés a Google Scholar
- Export Citation
-
Sotomaru Y, Katsuzawa Y, Hatada I, Obata Y, Sasaki H & Kono T 2002 a H19 és Igf2r lenyomott gének szabályozatlan expressziója egér uniparental magzatokban. Journal of Biological Chemistry 277 12474–12478.
- Search Google Scholar
- Export Citation
-
Surani A 2003 False impressions on human cloning. Reproductive BioMedicine Online 6 398–399. http://www.rbmonline.com/Article/942.
- Search Google Scholar
- Export Citation