ينتج التحرير الجيني فئران ذكور أو إناث فقط |  علم

في عالم مثالي لبعض المزارعين ، تلد الأبقار إناث فقط ، ولا تحمل الخنازير أي خنازير ، وتنمو الكتاكيت كلها لتصبح دجاجات. مثل هذه النسب الجنسية ستمنعهم من قتل الملايين من ذكور الحيوانات التي لا تنتج البيض أو الحليب.

الآن ، العلماء هم خطوة أقرب إلى هذا الواقع. قام الباحثون بتسخير محرر الجينات كريسبر لإنتاج أجنة من الفئران من جنس واحد. هذه نعمة محتملة للزراعة وقد توفر ميزة فورية أكثر في البحث العلمي. يقول إيهود كيمرون ، خبير CRISPR في جامعة تل أبيب الذي لم يشارك في العمل: “تُظهر الورقة حلاً متطورًا لإنتاج أنواع من جنس واحد” ، مع “نتائج مبهرة”.

قد يكون التأثير على حيوانات المختبر هائلاً. يقول المؤلف المشارك للدراسة جيمس تورنر ، عالم الوراثة الجزيئية في معهد فرانسيس كريك: “في السنوات الخمس الماضية ، تم نشر حوالي 25000 بحثًا باستخدام الفئران في الدراسات البحثية الخاصة بالجنس”. إذا تمكنا من منع توليد الجنس غير المدروس ، العدد [saved] سيكون بمئات الآلاف “.

توجد طرق أخرى لتحريف نسبة الذكور / الإناث للحيوانات حديثي الولادة. يمكن للعلماء فرز الحيوانات المنوية حسب وزن الكروموسوم الجنسي ، أو التسبب في موت أجنة من جنس واحد قبل الولادة. في دراسة نُشرت قبل عامين ، تمكن الباحثون الذين يستخدمون محرر الجينات كريسبر من إنتاج فئران معدلة كان فيها أربعة من كل خمسة أجنة من الإناث.

في العمل الحالي ، تقفز هذه الكفاءة إلى 100٪ ، وهو اختلاف جوهري حيث لا يتم إنتاج ذرية جنسية “خاطئة”. يستهدف المؤلفون أيضًا جينًا محفوظًا في العديد من الحيوانات ، لذلك قد تكون هذه التقنية مفيدة لأكثر من الفئران فقط. يقول مايكل وايلز ، عالم الوراثة الجزيئية في مختبر جاكسون والذي لم يشارك في الدراسة: “يبدو أن هذا النهج قابل للتعميم على أنواع الحيوانات الأخرى” ، بما في ذلك الطيور والأسماك. يقول ويلز إنه يمكن أن يساعد حتى في تعافي الأنواع المهددة بالانقراض ، اعتمادًا على الجنس الذي كان يعاني من نقص في المعروض.

تتفشى النسب الجنسية المنحرفة بين حيوانات المختبر. يُفضل العلماء الذين يصممون سلالات جديدة من الفئران المعدلة وراثيًا الذكور ، الذين يمكنهم إنجاب أجنة جديدة كل بضعة أيام ، بينما تحتاج الإناث من 6 إلى 8 أسابيع لإنتاج واحدة. تتطلب دراسات الأنسجة التناسلية الذكور أو الإناث فقط ، كما تتطلب دراسات معينة عن الهرمونات والسرطان جنسًا واحدًا فقط. يقول كيمرون: “إن تطوير طرق لولادة أطفال من نفس الجنس أمر في غاية الأهمية”.

في الدراسة الجديدة ، عملت شارلوت دوغلاس عالمة الوراثة الجزيئية تيرنر وكريك مع بيتر إيليس من جامعة كنت لتسخير محرر الجينات كريسبر لإنتاج فئران من الإناث أو الذكور فقط. يتكون كريسبر من جزأين: المركب الإنزيمي الذي يعطل جسديًا الجين المستهدف في الجينوم ، و “الحمض النووي الريبي التوجيهي” ، الذي يتعرف على الجين المستهدف ويوجه المعقد إلى المكان الصحيح.

لقتل الأجنة من جنس واحد فقط ، قام الفريق بفصل مركب كريسبر ، ووضع الجين الخاص بالإنزيم C نصفًا في أحد الوالدين والجين النصف الموجه للحمض النووي الريبي في الآخر. لكن كان عليهم أولاً إيجاد هدف جزيئي من شأنه القضاء على الأجنة بشكل فعال. كان لابد من “التعبير عنها بمستوى عالٍ بدرجة كافية وفي الوقت المناسب أثناء التطوير لضمان التخلص بنسبة 100٪” ، كما يقول تورنر. اختار الفريق جين يسمى توبويزوميراز 1 (أعلى 1)، وهو مفتاح لتقسيم الخلايا ؛ يجب أن يؤدي تعطيلها إلى زوال سريع للجنين في وقت مبكر جدًا.

وضع دوغلاس الجين لتوجيه استهداف الحمض النووي الريبي أعلى 1 في جينوم أنثى الفأر وربط الحمض النووي الذي يشفر مركب قطع كريسبر بالكروموسوم Y للذكور. تم لم شمل الإنزيم والحمض النووي الريبي التوجيهي فقط عندما قامت الحيوانات المنوية بالكروموسوم Y بتخصيب بيوض الأنثى ، مما أدى إلى تكوين تركيبة X / Y التي تحدد الذكر.

عندما كان جنين الذكر النامي لا يتجاوز بضع عشرات من الخلايا ، بدأت آثار تعديل الجينات ، مما أسفر عن مقتل هذا الجنين قبل أن تتاح له فرصة الانغراس في رحم الأم. وبالفعل ، لم يولد أي صغار ذكور ، حسبما أفاد الفريق اليوم في طبيعة سجية مجال الاتصالات. كان العكس صحيحًا عندما تم ربط مركب كريسبر بالكروموسوم X للذكور ؛ هنا ، فشلت جميع الأجنة الأنثوية في الزراعة.

كما جعل التعديل الأمور أسهل على أمهات الفئران. عندما تموت الأجنة من الجنس الخطأ قبل الانغراس ، يكون لدى الأم عدد أقل من الأجنة للحفاظ عليها ، مما يزيد من احتمالية نمو الأجنة “الصحيحة”. ربما لهذا السبب أدى اختفاء الأجنة غير المرغوب فيها إلى تولد أجنة أكبر من المتوقع من الجنس المرغوب. (يجب أن يكون حجم الفضلات نصف الحجم المعتاد ، لكنها كانت أصغر بنسبة 30٪ إلى 40٪ فقط.) أعلى 1 موجود في العديد من الحيوانات ، لذلك يجب أن يعمل هذا النهج مع الأنواع الأخرى ، كما يقول الفريق.

يقول بعض الباحثين إن هذا يمكن أن يخفف من بعض المعضلات الأخلاقية. يقول تاك ماك ، عالم الوراثة في مركز الأميرة مارجريت للسرطان في تورنتو: “يتم الاختيار قبل ولادة الحيوان”. بالنسبة لدراساته الخاصة بسرطان الثدي ، فإنه يستخدم الفئران الإناث فقط ولذا كان عليه التضحية بكل الذكور الذين يولدون. ويقول إن هذه التكنولوجيا الجديدة “ستقضي على هذا الواقع غير السار وغير الفعال”.

على الرغم من أن وايلز يتوقع أن يصبح إنتاج القمامة من نفس الجنس أمرًا روتينيًا في المختبرات ، إلا أنه غير متفائل بشأن الزراعة. “للأسف ،” ميتة في الماء “لإنتاج الغذاء بينما يخشى العالم الكائنات المعدلة وراثيًا [genetically modified organisms]. “

تقول سو ليري ، رئيسة مؤسسة البحث والتطوير البديل ، وهي منظمة غير ربحية تبحث عن بدائل للحيوانات في البحث ، إنها لا ترى فائدة كبيرة في هذا النهج. “لا يمكنك حل مشكلة أخلاقية بمشكلة أخلاقية أخرى ، وهي الهندسة الوراثية” ، كما تقول. وتجادل بأن هذه الطريقة “غير عملية” لإعدام حيوانات المزرعة ، ويمكن للباحثين اعتماد بدائل لاستخدام الفئران.

يبدو أن القليل من القلق من أن هذا النهج سيُحاكم على البشر في أي وقت قريب. أولاً ، إنه يعمل بشكل أفضل مع الأنواع التي لديها فضلات كبيرة وحمل قصير ، كما يشير Quimon. (تلد الفئران عشرات الجراء بعد 3 أسابيع من التزاوج). من ناحية أخرى ، يتطلب النهج تعديلات جينية غير مجدية في البشر.

يعمل الفريق على جعل الفئران قادرة على إنتاج هذه الفضلات متاحة مجانًا للعلماء الأكاديميين. يقول الباحثون ، بما في ذلك Qimron وعالم المناعة في جامعة تل أبيب Mordechay Gerlic ، إنهم يتطلعون إلى الخطوات التالية. مختبر Gerlic هو الذي تمكن من إنتاج 80٪ على الأقل من الإناث باستخدام تقنية CRISPR قبل عامين. “كنت سعيدًا جدًا برؤية أنهم استخدموا نهجًا مشابهًا ، كما أنهم يستهدفون نفس المنطقة [in the Y chromosome]”، يقول جيرليك. “في المستقبل ، سيكون من المهم تحديد مناطق أخرى في الكروموسوم Y” ، خاصة عند محاولة توسيع النهج ليشمل الحيوانات الأخرى.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.