Naujame tyrime liofilizuotos pelių ląstelės gamina sveikus jauniklius

Naujame tyrime liofilizuotos pelių ląstelės gamina sveikus jauniklius

TPraėjus dvejiems metams po to, kai Roslin instituto (Škotija) mokslininkai pagimdė avį Dolly – pirmąjį žinduolį, kuris buvo sėkmingai klonuotas iš suaugusios ląstelės, Havajų universiteto mokslininkai pranešė apie dar vieną novatorišką reprodukcijos technologijų pasaulį: jie klonavo peles, ne iš šviežių, pilnai funkcionuojančių ląstelių, o iš liofilizuotų spermatozoidų.

Beveik po 25 metų kai kurie iš tų pačių tyrinėtojų išsiaiškino, kaip sujungti šiuos metodus – tai pažanga, kuri galėtų būti galinga palaima biologinės įvairovės bankininkystės ir rūšių išsaugojimo pastangoms.

Antradienį Teruhiko Wakayamos vadovaujama komanda, dabar dirbanti Jamanašio universitete Japonijoje, parodė, kad somatines ląsteles, o ne spermatozoidus ar kiaušinėlius, galima naudoti sveikoms pelėms klonuoti net po to, kai jos buvo džiovinamos šalčiu ir laikomos iki devynių mėnesių. . Naujausias tyrimas, paskelbtas Nature Communications, atveria naujas galimybes užfiksuoti ir galbūt vieną dieną atkurti šimtus tūkstančių rūšių, kurios katastrofiškais tempais ištrinamos iš Žemės.

skelbimas

„Išsaugojimo požiūriu labai reikia novatoriškų būdų, kaip biobankuoti reprodukciškai gyvybingus audinių tipus“, – sakė 2012 m. įkurtos ne pelno organizacijos „Revive & Restore“ vyresnysis mokslininkas Benas Novakas. „Taigi tikrai įdomu pamatyti tokį proveržį.“

Įprastas gyvūnų surinktų audinių laikymo būdas yra panardinti juos į skysto azoto rezervuarus, kuriuos reikia reguliariai pildyti, kad jie plaukiotų vėsioje –385 laipsnių pagal Farenheitą. Priešingai, liofilizuotos ląstelės gali būti laikomos mažuose, vakuuminiu būdu uždarytuose stikliniuose buteliukuose kambario temperatūroje – pigesnis sprendimas, kuris taip pat yra mažiau pažeidžiamas stichinių nelaimių ir nenumatytų tiekimo grandinės problemų.

skelbimas

Vaistų kompanijos reguliariai naudoja džiovinimą šaldant, kad išsaugotų baltyminius vaistus ir vakcinas sausoje formoje, kad užtikrintų, jog juos būtų galima laikyti ilgą laiką ir išsiųsti į tolimas vietas, nereikalaujant brangios, į trikdžius linkusios šaltos grandinės logistikos. Šio metodo išplėtimas ląstelių ir audinių išsaugojimui leistų biologams, dirbantiems net atokiose pasaulio vietose, išsaugoti ten gyvenančių rūšių genetinę medžiagą.

Kad atliktų džiovinimo šaldant procesą, Wakayama komanda surinko pagalbines ląsteles, žinomas kaip kumuliacijos ląsteles, iš aplink juodaplaukių pelių patelių oocitų. Tada jie panardino šias ląsteles į skystą azotą, prieš sumažindami slėgį, kol visas sušalęs vanduo ląstelėse sublimavo į garus.

Likę trupiniai milteliai nebuvo gyvi – džiovinimas šalčiu sunaikino visas ląsteles – tačiau juose buvo nepažeista DNR.

O kai po kelių mėnesių Wakayama ir jo kolegos rehidratavo negyvus miltelius, jie sugebėjo perkelti šimtus branduolių į kitų pelių kiaušinėlius, sukurdami ankstyvus embrionus, vadinamus blastocistomis. Tada tyrėjai išskyrė kelias ląsteles iš maždaug 300 kiekvienos blastocistos ir laboratorijoje nustatė embrionines kamienines ląstelių linijas. Būtent šių ląstelių branduoliai susiliejo su dar vienu kiaušinėlių, surinktų iš juodo kailio padermės pelių, po to perkeliami į pelių su baltu kailiu įsčias.

Iš maždaug 2000 perkeltų embrionų gimė 19 pelių. Jų plaukai buvo juodi, jie turėjo visas keturias letenas ir šiaip atrodė visiškai sveiki. Kai Wakayamos komanda pakartojo šį procesą su ląstelėmis, išaugintomis iš pelių patinų ir patelių uodegos galiukų, jie sugebėjo pagaminti dar 56 klonuotas peles.

Pirmoji gimusi pelė – patelė, kurią tyrėjai pavadino Dorami pagal populiarų japonų animacinį robotą, buvo tarp dešimčių pelių, kurias mokslininkai užaugo iki brandos, o paskui poravosi. Ji ir visos kitos patelės atsivedė savo vadus girgždančių, sveikų jauniklių. Visi patinai parodė normalų vaisingumą ir susilaukė palikuonių.

Kol kiti klonai buvo užmigdyti, kad būtų galima atlikti išsamesnę jų audinių analizę, mokslininkai laikė Dorami šalia, kad pamatytų, ar ją sukūręs procesas gali sutrumpinti jos laiką Žemėje. Ji mirė likus pusantro mėnesio iki savo antrojo gimtadienio – tai gana vidutinė laboratorinės pelės gyvenimo trukmė.

„Buvo tikrai nuostabu, kad gimė daug palikuonių“, – el. paštu STAT sakė Wakayama. Sėkmę jis priskyrė „mažų veiksnių kaupimuisi“ per pastaruosius du dešimtmečius – optimalių apsauginių cheminių medžiagų receptų atradimus ir patobulintus jo laboratorijoje pagamintos genetinės medžiagos perdavimo būdus. Tačiau jis ne visada tikėjo, kad tai įmanoma.

Po to, kai jis ir jo kolegos 1998 m. paskelbė savo pirminius rezultatus su liofilizuotu sperma, kiti mokslininkai taikė šią techniką, kad klonuotų kitas rūšis, įskaitant žiurkes, žiurkėnus, triušius ir arklius. Wakayamos komanda praėjusiais metais pranešė, kad liofilizuotai išdžiovinta pelių sperma, kuri šešerius metus Tarptautinėje kosminėje stotyje buvo paveikta radiacijos, vis dar susilaukė jauniklių.

Tačiau sperma pasirodė ypatinga. Jų glaudžiai surištos chromosomos yra suspaustos į superkondensuotus branduolius, todėl vandens molekulėms lieka mažiau vietos. Priešingai, somatinės ląstelės turi laisvesnę, skystesnę branduolio struktūrą, todėl jos yra labiau linkusios pažeisti DNR pašalinus vandenį. Daugiau nei du dešimtmečius pastangos išdžiovinti šalčiu ką nors, išskyrus spermą, žlugo.

Vis dėlto buvo rimta priežastis bandyti toliau. Kadangi buveinių nykimas, klimato kaita ir kita žmogaus veikla privertė daugiau rūšių išnykti, gamtosaugos grupės ėmėsi pastangos išsaugoti pasaulio būtybių genetinę medžiagą biobankuose arba „užšaldytuose zoologijos soduose“.

Sperma ir kiaušinėliai būtų idealūs, tačiau gauti kiaušinius iš bet kurio gyvūno, jau nekalbant apie laukinį gyvūną, nėra lengva užduotis. Tam reikia ultragarsu valdomos adatos ir specialiai apmokytų technikų. (Oocitai taip pat gali būti paimti iš ką tik nugaišusių gyvūnų, tačiau daugumos rūšių galiojimo laikas nesibaigia šalia pagalbinio apvaisinimo technologijos laboratorijos.) Spermą surinkti paprasčiau, tačiau tai ne visada įmanoma, ypač senų ir nevaisingų gyvūnų atveju. O spermos išsaugojimas gelbsti tik vyrus; be kiaušinių prarandate pusę populiacijos genetinės įvairovės.

Kita vertus, odos ląsteles galima lengvai ir patikimai surinkti nepakenkiant. Ir jie turi abu chromosomų rinkinius, susisukusius savo branduoliuose.

„Galimybė atverti ir išsaugoti tiek vyrų, tiek moterų somatinius audinius yra esminis genetinio valdymo poreikis“, – sakė naujame tyrime nedalyvavęs Novakas. Tyrimas rodo, kad tai įmanoma su pelėmis, ką Novakas pavadino „neįtikėtinu žygdarbiu“. Bet tai tik pirmas žingsnis. Metodas nebuvo labai efektyvus ir, skirtingai nei liofilizuotos spermos, liofilizuotos somatinės ląstelės vis tiek turėjo būti laikomos -22 F aušintuve, kuriam reikia elektros energijos. Kai kuriuose pasaulio regionuose skysto azoto rezervuarus lengviau laikyti pilnais, nei palaikyti įjungtą maitinimą.

Laboratorinė pelė taip pat yra tarp gyvūnų, kurių biologija yra geriausiai suprantama. Su kitomis mažiau ištirtomis rūšimis žinios apie tai, kaip geriausiai išsaugoti somatines ląsteles ir iš jų išauginti naujus gyvūnus, greitai krenta.

Vis dėlto, vien žinoti, kad kažkas panašaus yra įmanoma, tokiems žmonėms kaip Novakas yra didelis dalykas. „Galimybė išsaugoti daiktus dabar yra svarbiau nei turėti technologiją, leidžiančią ką nors klonuoti ar išauginti iš tos medžiagos“, – sakė jis. „Kol mes turime nepažeistus branduolius ar gyvas ląsteles, kurios tam tikru būdu yra išsaugotos, kas nors galiausiai ateis ir įdiegs technologiją, kad galėtų jas naudoti.

Wakayamos grupė tikisi suteikti išsaugojimo pastangoms dar daugiau galimybių rinkti genetinę medžiagą ateityje. Jis padeda išgelbėti branduolius iš ilgai užšaldytų gyvūnų ir ląstelių, išskirtų į šlapimą ir išmatas.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.