Nachrichten | Mäuse mit zwei genetischen Vätern bringen Nachwuchs hervor – ein bedeutender Durchbruch in der Reproduktionsgenetik, von der Anwendung beim Menschen jedoch noch weit entfernt
Nachrichten | Mäuse mit zwei genetischen Vätern bringen Nachwuchs hervor – ein bedeutender Durchbruch in der Reproduktionsgenetik, von der Anwendung beim Menschen jedoch noch weit entfernt
Eine in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlichte Studie hat große Aufmerksamkeit erregt: Erstmals überlebten Mäuse, die genetisches Material von „zwei Vätern“ trugen, nicht nur, sondern brachten auch gesunden Nachwuchs hervor. Die Leistung gilt als wichtiger Schritt hin zu einer gleichgeschlechtlichen genetischen Fortpflanzung, obwohl die Forschenden betonen, dass eine klinische Anwendung noch in weiter Ferne liegt.
Forschende der Shanghai Jiao Tong University erzeugten Embryonen, die ausschließlich väterliche Erbinformationen enthielten, indem sie zwei Spermien in eine Eizelle einbrachten, deren Zellkern entfernt worden war. Da die normale Entwicklung von Säugetieren von genetischen „Prägungen“ beider Eltern abhängt, war der Prozess mit erheblichen technischen Hürden verbunden.
Wichtiger Durchbruch: Epigenetische Neuprogrammierung überwindet die „Prägungsbarriere“
Mithilfe der Epigenom-Editierung programmierte das Team sieben zentrale Stellen in der Spermien-DNA um und ermöglichte so das Wachstum von Embryonen, die sich sonst nicht hätten entwickeln können. Anders als bei der herkömmlichen Genom-Editierung wird die DNA-Sequenz dabei nicht verändert; stattdessen werden Gen-„Schalter“ reguliert, um eine unausgewogene Expression väterlicher Gene zu korrigieren.
Von 259 Embryonen, die auf Leihmäuse übertragen wurden, überlebten nur 2 männliche Mäuse bis zum Erwachsenenalter – eine äußerst geringe Erfolgsrate. Noch wichtiger ist, dass beide nach der Paarung mit Weibchen Nachwuchs mit normalem Aussehen und normalen körperlichen Merkmalen zeugten, was ihre vollständige Fortpflanzungsfähigkeit zeigte.
Warum sind „zwei Väter“ so schwierig?
Mäuse mit zwei genetischen Müttern wurden bereits im Jahr 2004 erzeugt, darunter die bekannte Maus „Kaguya“. Die Fortpflanzung mit zwei Vätern ist wegen der genomischen Prägung schwieriger.
Bei der Bildung von Spermien und Eizellen erwerben Chromosomen unterschiedliche chemische Markierungen, die bestimmen, ob bestimmte Gene aktiv oder inaktiv sind. Fehlt entweder der mütterliche oder der väterliche Beitrag, wird dieses Gleichgewicht gestört. Dadurch können wichtige Gene doppelt abgeschaltet oder doppelt aktiviert werden, was die Embryonalentwicklung verhindert.
Durch die präzise Regulierung dieser epigenetischen Markierungen stellte die Studie dieses Gleichgewicht teilweise wieder her, ohne die DNA direkt zu verändern.
Technisches Potenzial und praktische Grenzen
Das Ergebnis stützt die seit Langem bestehende Hypothese, dass die genomische Prägung die wichtigste Hürde für die „Fortpflanzung mit einem Elternteil“ bei Säugetieren darstellt und technisch möglicherweise überwunden werden kann.
Experten weisen jedoch darauf hin, dass die Technologie derzeit noch weit von einer Anwendung beim Menschen entfernt ist:
Extrem geringe Erfolgsrate (nur 2 von 259 Embryonen)
Erfordert viele Eizellen und Leihmütter
Mögliche Off-Target-Risiken durch epigenetische Regulierung
Beim Menschen müssen möglicherweise zahlreiche komplexere Stellen reguliert werden
Forschende des University College London erklärten, die Arbeit „zeigt, dass die Prägung tatsächlich die wichtigste Hürde ist und dass sie überwunden werden kann“, betonten jedoch, dass eine klinische Umsetzung weiterhin nicht realisierbar sei.
Selbst wenn dieses Verfahren künftig umgesetzt werden könnte, würden die so geborenen Menschen weiterhin mitochondriale DNA von der Eizellspenderin tragen und somit streng genommen eine „Vererbung von drei Eltern“ aufweisen.
Ausblick: von grundlegenden Mechanismen zur Reproduktionsmedizin
Obwohl eine klinische Anwendung noch in weiter Ferne liegt, hat die Studie wichtige Auswirkungen auf die Grundlagenforschung und die Reproduktionsmedizin:
Tieferes Verständnis der genomischen Prägung
Neue Modelle für die Unfruchtbarkeitsforschung
Fortschritte bei der epigenetischen Editierung
Ein theoretischer Weg zur gleichgeschlechtlichen genetischen Fortpflanzung
Die Forschenden wollen die Regulierung weiterer wichtiger Stellen untersuchen und die Erfolgsraten der Embryonalentwicklung verbessern, um den Ansatz umfassender zu bewerten.
Nachrichten | Mäuse mit zwei genetischen Vätern bringen Nachwuchs hervor – ein bedeutender Durchbruch in der Reproduktionsgenetik, von der Anwendung beim Menschen jedoch noch weit entfernt
Nachrichten | Mäuse mit zwei genetischen Vätern bringen Nachwuchs hervor – ein bedeutender Durchbruch in der Reproduktionsgenetik, von der Anwendung beim Menschen jedoch noch weit entfernt
Eine in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlichte Studie hat große Aufmerksamkeit erregt: Erstmals überlebten Mäuse, die genetisches Material von „zwei Vätern“ trugen, nicht nur, sondern brachten auch gesunden Nachwuchs hervor. Die Leistung gilt als wichtiger Schritt hin zu einer gleichgeschlechtlichen genetischen Fortpflanzung, obwohl die Forschenden betonen, dass eine klinische Anwendung noch in weiter Ferne liegt.
Forschende der Shanghai Jiao Tong University erzeugten Embryonen, die ausschließlich väterliche Erbinformationen enthielten, indem sie zwei Spermien in eine Eizelle einbrachten, deren Zellkern entfernt worden war. Da die normale Entwicklung von Säugetieren von genetischen „Prägungen“ beider Eltern abhängt, war der Prozess mit erheblichen technischen Hürden verbunden.
Wichtiger Durchbruch: Epigenetische Neuprogrammierung überwindet die „Prägungsbarriere“
Mithilfe der Epigenom-Editierung programmierte das Team sieben zentrale Stellen in der Spermien-DNA um und ermöglichte so das Wachstum von Embryonen, die sich sonst nicht hätten entwickeln können. Anders als bei der herkömmlichen Genom-Editierung wird die DNA-Sequenz dabei nicht verändert; stattdessen werden Gen-„Schalter“ reguliert, um eine unausgewogene Expression väterlicher Gene zu korrigieren.
Von 259 Embryonen, die auf Leihmäuse übertragen wurden, überlebten nur 2 männliche Mäuse bis zum Erwachsenenalter – eine äußerst geringe Erfolgsrate. Noch wichtiger ist, dass beide nach der Paarung mit Weibchen Nachwuchs mit normalem Aussehen und normalen körperlichen Merkmalen zeugten, was ihre vollständige Fortpflanzungsfähigkeit zeigte.
Warum sind „zwei Väter“ so schwierig?
Mäuse mit zwei genetischen Müttern wurden bereits im Jahr 2004 erzeugt, darunter die bekannte Maus „Kaguya“. Die Fortpflanzung mit zwei Vätern ist wegen der genomischen Prägung schwieriger.
Bei der Bildung von Spermien und Eizellen erwerben Chromosomen unterschiedliche chemische Markierungen, die bestimmen, ob bestimmte Gene aktiv oder inaktiv sind. Fehlt entweder der mütterliche oder der väterliche Beitrag, wird dieses Gleichgewicht gestört. Dadurch können wichtige Gene doppelt abgeschaltet oder doppelt aktiviert werden, was die Embryonalentwicklung verhindert.
Durch die präzise Regulierung dieser epigenetischen Markierungen stellte die Studie dieses Gleichgewicht teilweise wieder her, ohne die DNA direkt zu verändern.
Technisches Potenzial und praktische Grenzen
Das Ergebnis stützt die seit Langem bestehende Hypothese, dass die genomische Prägung die wichtigste Hürde für die „Fortpflanzung mit einem Elternteil“ bei Säugetieren darstellt und technisch möglicherweise überwunden werden kann.
Experten weisen jedoch darauf hin, dass die Technologie derzeit noch weit von einer Anwendung beim Menschen entfernt ist:
Extrem geringe Erfolgsrate (nur 2 von 259 Embryonen)
Erfordert viele Eizellen und Leihmütter
Mögliche Off-Target-Risiken durch epigenetische Regulierung
Beim Menschen müssen möglicherweise zahlreiche komplexere Stellen reguliert werden
Forschende des University College London erklärten, die Arbeit „zeigt, dass die Prägung tatsächlich die wichtigste Hürde ist und dass sie überwunden werden kann“, betonten jedoch, dass eine klinische Umsetzung weiterhin nicht realisierbar sei.
Selbst wenn dieses Verfahren künftig umgesetzt werden könnte, würden die so geborenen Menschen weiterhin mitochondriale DNA von der Eizellspenderin tragen und somit streng genommen eine „Vererbung von drei Eltern“ aufweisen.
Ausblick: von grundlegenden Mechanismen zur Reproduktionsmedizin
Obwohl eine klinische Anwendung noch in weiter Ferne liegt, hat die Studie wichtige Auswirkungen auf die Grundlagenforschung und die Reproduktionsmedizin:
Tieferes Verständnis der genomischen Prägung
Neue Modelle für die Unfruchtbarkeitsforschung
Fortschritte bei der epigenetischen Editierung
Ein theoretischer Weg zur gleichgeschlechtlichen genetischen Fortpflanzung
Die Forschenden wollen die Regulierung weiterer wichtiger Stellen untersuchen und die Erfolgsraten der Embryonalentwicklung verbessern, um den Ansatz umfassender zu bewerten.
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