Per la prima volta, gli scienziati hanno creato un topo bi-paterno, ovvero un topo con due genitori maschi, che è sopravvissuto fino all’età adulta. Questa scoperta rappresenta un enorme passo avanti nel campo e ha il potenziale di influenzare molte aree della scienza, dalla medicina rigenerativa alla conservazione, approfondendo la nostra comprensione della riproduzione nei mammiferi. In precedenza, i ricercatori avevano creato topi con due madri; tuttavia, i tentativi di fare lo stesso per i topi con due padri, derivando una cellula uovo da cellule staminali pluripotenti maschili e fertilizzandola con lo sperma di un altro maschio, sono stati meno riusciti. Gli embrioni si sviluppano fino a un certo punto, ma alla fine smettono di crescere, ostacolati da un processo noto come imprinting genomico. Questo accade quando certi geni materni o paterni vengono disattivati durante lo sviluppo, ed è una barriera fondamentale alla riproduzione unisessuale nei mammiferi.
Per affrontare queste limitazioni, il team ha utilizzato una tecnologia di editing genetico basata su CRISPR/Cas9 per mirare a 20 geni responsabili dell’imprinting. “Questi geni mostrano diversi modelli di espressione a seconda del genoma parentale e sono stati considerati una barriera potenziale maggiore alla riproduzione unisessuale. Il nostro metodo ci ha permesso di modificare questi geni, superando le sfide che in precedenza ostacolavano la creazione di topi bi-paterni vitali,” ha detto Zhi-kun Li dell’Accademia Cinese delle Scienze a IFLScience. In questo modo, il team è stato in grado di generare topi bi-paterni che sono sopravvissuti fino all’età adulta, un primato mondiale.
Questa ricerca è scienza fondamentale e, sebbene l’editing genetico di questo tipo non sia applicabile agli esseri umani, fornisce una visione delle barriere genetiche della riproduzione unisessuale nei mammiferi. “Interessante è che questo non è stato ottenuto modificando le regioni di imprinting letali, che tipicamente porterebbero alla morte dell’embrione,” ha aggiunto Li. “Invece, abbiamo progressivamente modificato i geni, molti dei quali sono coinvolti nei tratti di crescita eccessiva, e attraverso questo approccio cumulativo, siamo stati in grado di produrre adulti vitali.”
I ricercatori hanno anche scoperto che le cellule staminali embrionali modificate hanno dimostrato una maggiore efficienza di sviluppo rispetto ai controlli e che i topi bi-paterni avevano una maggiore efficienza di clonazione rispetto ai loro omologhi di tipo selvatico, il che significa che la nuova metodologia potrebbe avere applicazioni davvero utili. “Crediamo che le tecniche di editing genetico che abbiamo sviluppato per i geni imprintati potrebbero avere applicazioni significative nella medicina rigenerativa e nella ricerca sulla clonazione, in particolare per le terapie basate sulle cellule staminali,” ha detto Li a IFLScience.
I risultati forniscono prove solide che le anomalie di imprinting sono la principale barriera alla riproduzione unisessuale nei mammiferi, sebbene lo studio non sia privo di limitazioni. Sebbene i topi bi-paterni si siano sviluppati fino all’età adulta per la prima volta, più della metà non è riuscita a maturare, e per quelli che lo hanno fatto, il tasso di sopravvivenza è stato relativamente basso. La maggior parte dei topi che sono arrivati alla maturità ha mostrato una crescita alterata e una vita più breve, e tutti erano sterili. Tuttavia, con alcune modifiche al loro metodo, il team è ottimista che questi problemi possano essere risolti.
“Questa ricerca è scienza fondamentale e, sebbene l’editing genetico di questo tipo non sia applicabile agli esseri umani, il punto chiave è che il nostro studio fornisce una visione delle barriere genetiche della riproduzione unisessuale nei mammiferi,” ha aggiunto Li. “Ha anche un potenziale valore per la medicina rigenerativa e gli sforzi di conservazione, come la preservazione delle specie in via di estinzione. […] I topi bi-paterni nel nostro studio non sono destinati a servire come modelli per la riproduzione umana, ma forniscono importanti indizi sulla riproduzione dei mammiferi e sull’imprinting genetico.”
Lo studio è pubblicato su Cell Stem Cell.