شبیه‌سازی موش‌های ماده از جنس نر؛ دستاورد بی‌سابقه دانشمندان در ژاپن

پیش‌از‌این، تصور می‌شد یک جانور نر فقط می‌تواند کلون نر ایجاد کند و جانور ماده نیز کلون ماده. اما پژوهشگران مرکز منابع زیستی ریکن و دانشگاه یاماناشی ژاپن با استفاده از روشی موسوم به «کلون‌سازی دو جنسی» این محدودیت را در موش‌ها کنار زده‌اند.

در پستانداران، جنسیت معمولاً به ترکیب کروموزوم‌های جنسی وابسته است. نرها یک کروموزوم X و یک کروموزوم Y دارند (XY)، درحالی‌که ماده‌ها معمولاً دو کروموزوم X دارند (XX). به همین دلیل، تولید کلون ماده از سلول‌های حیوان نر، بدون استفاده از ژنوم ماده، چالش بزرگی محسوب می‌شود.

به‌گزارش آی‌اف‌ال‌ساینس، دانشمندان موش‌های نر دارای کروموزوم‌های XY را انتخاب و در مراحل اولیه رشد، کروموزوم Y را با روش Y-CUT، تکنیکی از ویرایش ژن کریسپر، حذف کردند. سپس رویان‌های دست‌کاری‌شده را به موش‌های ماده‌ی جانشین منتقل کردند. فرایند به تولد توله‌های ماده‌ای با ترکیب کروموزومی XO انجامید؛ یعنی موش‌ها تنها یک کروموزوم X داشتند و فاقد کروموزوم Y بودند. از نظر ژنتیکی، موش‌های ماده تقریباً با موش نر اهداکننده یکسان بودند و تنها در یکی از کروموزوم‌های جنسی تفاوت داشتند.

شگو ماتوبا، نویسنده‌ی مقاله و پژوهشگر ارشد مرکز منابع زیستی ریکن، می‌گوید: «هیجان‌انگیزترین لحظه زمانی بود که نخستین کلون ماده از یک سلول پیکری نر به دنیا آمد. می‌دانستیم از نظر تئوری حذف کروموزوم Y می‌تواند از رویان‌های حاصل از لقاح آزمایشگاهی، یک ماده XO ایجاد کند، اما دیدن توله‌های ماده‌ای که از یک اهداکننده نر متولد شدند، واقعاً شگفت‌انگیز بود.»

پژوهشگران تأکید می‌کنند که پیش‌تر نیز تولد موش‌های ماده از موش‌های نر، در اثر از‌دست‌رفتن تصادفی کروموزوم Y مشاهده شده بود؛ اما نخستین‌بار است که چنین فرایندی به‌طور هدفمند انجام می‌شود. پژوهشگران همچنین پیش‌تر توانسته بودند با تبدیل سلول‌های نر به تخمک، موش‌هایی با دو والد نر تولید کنند.

موش‌های ماده متولدشده از نظر ژنتیکی تقریباً با موش نر اهداکننده یکسان بودند و تنها در یکی از کروموزوم‌های جنسی تفاوت داشتند

موش‌ها از این نظر، جانورانی نسبتاً ویژه‌اند که می‌توانند با تنها یک کروموزوم X نیز عملکرد نسبتاً طبیعی داشته باشند. موش‌های ماده XO می‌توانند سالم و بارور باشند و کلون‌های تولیدشده در پژوهش نیز همین ویژگی را نشان دادند. بااین‌حال، چنین وضعیتی در بیشتر پستانداران دیگر دیده نمی‌شود. گاوها، خوک‌ها، سگ‌ها و اسب‌های XO ممکن است زنده بمانند، اما معمولاً با ناهنجاری‌های تولیدمثلی یا ناباروری مواجه می‌شوند.

در انسان نیز داشتن تنها یک کروموزوم X باعث سندرم ترنر می‌شود؛ اختلالی ژنتیکی که در زنان می‌تواند با کوتاهی قد، گردن پرده‌دار و رشد ناکامل تخمدان‌ها همراه باشد و به ناباروری منجر شود.

پژوهشگران حتی آزمایش را یک گام فراتر بردند و کلون‌های ماده XO را با همان موش نر اولیه جفت کردند. جفت‌گیری موفق بود و کلون‌های ماده توانستند فرزندانی سالم به دنیا بیاورند. ماتوبا می‌گوید: «وضعیت واقعاً عجیب و جذاب بود، چون کلون ماده عملاً همان ژنوم اتوزومی موشی را دارد که سلول‌های اهداکننده از آن گرفته شده بودند.» سپس، پژوهشگران یک کلون ماده XO را با یک کلون نر XY که از همان موش نر اولیه ایجاد شده بود، جفت کردند. این جفت‌گیری نیز موفق بود و به تولد فرزندان سالم انجامید.

اهمیت فناوری مذکور فقط به کنجکاوی علمی محدود نمی‌شود. پژوهشگران می‌گویند این روش می‌تواند در آینده برای حفاظت از گونه‌های جانوری در آستانه انقراض نیز کاربرد داشته باشد. سلول‌های پیکری حیوانات در معرض خطر انقراض به‌طور فزاینده‌ای در زیست‌بانک‌هایی مانند فروزن زو منجمد و نگهداری می‌شوند و پژوهشگران پیش‌تر نیز با استفاده از همین سلول‌های ذخیره‌شده و روش انتقال هسته سلول پیکری، برخی حیوانات در معرض انقراض را شبیه‌سازی کرده‌اند.

اگر تنها سلول‌های یک حیوان نر ارزشمند از گونه‌ی موردنظر در دسترس باشد، روش جدید روی کاغذ می‌تواند با تولید افراد هر دو جنس، ظرفیت تولیدمثلی ذخیره‌ی ژنتیکی را افزایش دهد؛ البته به شرط آنکه حیوانات XO در آن گونه بتوانند زنده بمانند و بارور باشند.

برای مثال، لانسوم جورج، آخرین لاک‌پشت جزیره‌ی پینتا و تافی، آخرین نمونه‌ی شناخته‌شده از گونه‌ی قورباغه درختی راب (Ecnomiohyla rabborum)، در زمان حیاتشان تنها بازمانده‌های شناخته‌شده از گونه‌ی خود بودند. تافی در ۲۶ سپتامبر ۲۰۱۶ در اسارت از دنیا رفت. اگر امکان آغاز دوباره‌ی چرخه تولیدمثل از ژنوم چنین حیواناتی وجود داشت، احتمالاً می‌شد از انقراض کامل گونه جلوگیری کرد.

البته، جمعیتی که از یک حیوان واحد ایجاد شود، تنوع ژنتیکی بسیار محدودی خواهد داشت و نمی‌تواند به‌تنهایی مشکل کاهش تنوع ژنتیکی را حل کند. بااین‌حال، چنین روشی می‌تواند در کنار فناوری‌هایی مانند ویرایش ژن یا استفاده از مواد ژنتیکی تازه، راهی برای حفظ گونه‌ها تا زمان یافتن راهکارهای مؤثرتر فراهم کند.