موش هایی با دو پدر برای اولین بار فرزندان خود را دارند

برای نخستین بار، موش‌های نری که دو پدر دارند توانسته‌اند فرزندان خود را به دنیا آورند – این یک پیشرفت مهم در مسیر اجازه دادن به دو مرد برای داشتن فرزندانی است که از نظر ژنتیکی به هردوی آن‌ها مرتبط هستند. البته هنوز فاصله زیادی تا عملی شدن این موضوع برای انسان‌ها باقی است.

یانچانگ وی از دانشگاه شانگهای جیائو تانگ در چین با ترکیب دو اسپرم در تخمک فاقد هسته این موفقیت را به دست آورد. در مرحله بعد، تیم تحقیق از روشی به نام ویرایش اپی‌ژنوم برای اصلاح هفت نقطه در DNA اسپرم استفاده کرد که برای رشد جنین ضروری بودند.

از میان ۲۵۹ جنینی که به موش‌های مادر منتقل شدند، تنها دو موش نر بزرگ شدند و این میزان موفقیت بسیار پایین است. این دو موش پس از جفت‌گیری با موش‌های ماده، فرزندانی به دنیا آوردند که از نظر ابعاد، وزن و ظاهر کاملاً طبیعی به نظر می‌رسیدند.

ساخت موش‌های با دو پدر دشواری بیشتری نسبت به موش‌هایی با دو مادر دارد. اولین موش حاصلخیز دو ماده‌ای به نام کاگویا، در سال ۲۰۰۴ گزارش شد.

کاگویا نیازمند اصلاحات ژنتیکی بود، اما در سال ۲۰۲۲، وی و همکارانش توانستند موش‌های دو پدر مشابهی با استفاده از ویرایش اپی‌ژنوم بسازند که این روش تغییر توالی DNA را در بر نمی‌گیرد. این روش همچنین برای ساخت موش‌های بدون مادر هم به کار رفت.

اهمیت این کار به دلیل پدیده‌ای به نام «اثر ژنومی مادری» است که مربوط به این واقعیت است که بیشتر حیوانات دارای دو مجموعه کروموزومی هستند، یکی از مادر و دیگری از پدر.

در فرآیند ساخت تخمک و اسپرم، برچسب‌های شیمیایی به کروموزوم‌ها افزوده می‌شوند که باعث فعال یا غیرفعال شدن ژن‌های خاصی می‌گردد. این تغییرات «اپی‌ژنتیک» نام دارند زیرا توالی DNA را تغییر نمی‌دهند ولی برچسب‌ها می‌توانند در تقسیم سلولی انتقال یافته و اثرات آن‌ها به مدت طولانی حفظ شود.

نکته مهم‌تر این که برنامه‌ریزی اپی‌ژنتیکی در تخمک و اسپرم متفاوت است، بطوریکه برخی ژن‌ها تنها در اسپرم فعال بوده و در تخمک به صورت خاموش علامت‌گذاری می‌شوند و بالعکس.

بنابراین اگر یک تخمک دو مجموعه کروموزوم مادری یا دو مجموعه کروموزوم پدری داشته باشد، نمی‌تواند به طور معمول رشد کند. ممکن است ژنی که باید روی یکی از کروموزوم‌ها فعال باشد در هر دو غیر فعال شود یا برعکس، باعث تنظیم نامتعادل فعالیت ژنی شود.

در مورد کاگویا، محققان بخشی از یک ژن را حذف کردند تا فعالیت ژنتیکی را به شکل کلی تنظیم کنند. اما ساخت موش با دو پدر نیازمند تغییرات متعدد دیگری است.

اوایل سال جاری، گروهی دیگر در چین پس از انجام ۲۰ اصلاح ژنتیکی برای تنظیم فعالیت ژن‌ها، توانستند موش‌های دو پدر را به دست آورند که تا بزرگسالی رشد کردند، اما این موش‌ها کاملاً سالم یا بارور نبودند.

در حالی که اصلاح فعالیت ژنی از طریق اصلاحات ژنتیکی در مطالعات حیوانی ارزشمند است، در انسان‌ها به دلیل اثرات ناشناخته چنین تغییراتی قابل قبول نیست.

وی و تیمش رویکرد اپی‌ژنتیکی خود را با استفاده از نسخه‌های اصلاح شده پروتئین‌های CRISPR پیاده کردند که معمولاً برای اصلاح ژن‌ها به کار می‌روند. این پروتئین‌ها می‌توانند به مکان‌های خاصی در ژنوم بچسبند و در عوض تغییر DNA، برچسب‌های اپی‌ژنتیکی را اضافه یا حذف کنند.

هلن اونیل از کالج دانشگاه لندن می‌گوید: «این مطالعه یک گام مهم است که اثبات می‌کند اثر ژنومی مانع اصلی در بازتولید طبیعی پستانداران است و نشان می‌دهد که می‌توان آن را پشت سر گذاشت.»

از آنجا که این روش تغییر توالی DNA ندارد، می‌تواند به زوج‌های مشابه اجازه دهد فرزندانی به صورت ژنتیکی مشترک داشته باشند. با این حال، پیش از استفاده انسانی، باید میزان موفقیت بسیار افزایش یابد. کریستوف گالیچ از مرکز Wellcome Sainsbury می‌گوید: «اگرچه این پیشرفت امیدوارکننده است، اما با توجه به نیاز به تعداد زیادی تخمک و نرخ پایین موفقیت، کاربرد انسانی هنوز دور است.»

دلایل نرخ پایین موفقیت متنوع است. برای مثال، ترکیب دو اسپرم باعث می‌شود یک چهارم جنین‌ها دارای مجموعه کروموزومی ناهنجار باشند. همچنین، ابزار ویرایش اپی‌ژنوم فقط در ۷ نقطه از جنین عمل می‌کند که در موارد خاص ممکن است اثرات ناخواسته داشته باشد.

احتمالاً با اصلاح جوانب بیشتری از اپی‌ژنوم، موفقیت و سلامت حیوانات بهتر خواهد شد، ولی احتمالاً روش در انسان نیازمند تنظیمات جداگانه‌ای خواهد بود زیرا محل‌های اصلاح در انسان با موش متفاوت است.

اگر کودکان دو پدر انسانی از این روش به وجود آیند، از نظر فنی سه والد خواهند داشت، چرا که میتوکندری سلول‌هایشان که مقدار کمی DNA دارد، از اهداکننده تخمک خواهد بود.

در سال ۲۰۲۳، تیمی در ژاپن تولد توله سگ‌های موشی با دو پدر را گزارش کرد که از تکنیک سوم شامل تبدیل سلول‌های بنیادی به تخمک بهره گرفتند. اما هنوز مشخص نیست که این توله‌ها موفق به رسیدن به بزرگسالی شدند یا نه، و تاکنون کسی نتوانسته سلول‌های بنیادی انسانی را به تخمک تبدیل کند.

سوژه ها: