Podwójne ojcostwo. Intrygujące narodziny myszy z dwoma męskimi rodzicami

Japońskiemu biologowi Katsuhiko Hayashi z Uniwersytetu Kiusiu wraz z zespołem udało się po raz pierwszy przekształcić komórkę macierzystą pobraną od dorosłego samca myszy w komórkę jajową. Dokonali tego z pomocą opisanej na łamach „Nature” techniki, będącej odmianą procesu tzw. gametogenezy in vitro. W procesie tym badacze produkują gamety (plemniki i jaja) z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych, czyli niewyspecjalizowanych (niezróżnicowanych) komórek różnych tkanek, które można skłonić do przekształcenia w krwinki, neurony lub niemal dowolną inną kategorię dojrzałych komórek. Ten wyczyn pobudza wyobraźnię, co do możliwości posiadania biologicznych dzieci przez pary mężczyzn; badacze jednak studzą takie nadzieje jako zdecydowanie przedwczesne.

Dotychczasowe techniki tworzenia komórek jajowych bazowały na komórkach macierzystych pobieranych od samic. W przypadku Hayashiego i jego grupy użyto komórki macierzystej samca myszy, usuwając z niej chromosom Y i podwajając chromosom X. W następnym kroku badacze umieścili tak zmodyfikowaną komórkę w sztucznym jajniku (również stworzonym z komórek macierzystych), gdzie rozwinęła się w komórkę jajową (oocyt), gotową do zapłodnienia plemnikami samca. Hayashi i jego współpracownicy wszczepili 630 zarodków wyhodowanych z takich komórek jajowych zastępczym samicom myszy. W efekcie, jak powiedział Hayashi podczas niedawnej prezentacji na londyńskim szczycie poświęconym edycji genów, doczekaliśmy się siedmiu żywych małych myszek, które rozwijały się normalnie. Dotychczas jeden samiec i jedna samica okazały się płodne jako dorosłe osobniki.

„Myślę, że jesteśmy na bardzo wstępnym etapie badań” – mówi Evelyn Telfer, zajmująca się biologią rozwoju na University of Edinburgh, która nie brała udziału w opisywanej pracy. Chwali ona sposób przeprowadzenia eksperymentu i docenia, że może on pomóc w lepszym zrozumieniu rozmnażania się organizmów. Jej wątpliwości budzi jednak fakt, że z tak niewielu spreparowanych komórek jajowych wyrosły żywe myszy: „Chociaż potrafią wyprodukować całkiem sporo jaj, to nie są one najwyraźniej w pełni funkcjonalne, bo tylko drobna ich część nadaje się do zapłodnienia i tworzenia zarodków” – mówi Telfer i zauważa, że kluczowe znaczenie będzie miało również zdrowie i dalszy rozwój myszy. „Jest jeszcze wiele do zrobienia” – dodaje.

Jak zauważył Hayashi podczas swojej prezentacji, próba zastosowania tej techniki u ludzi byłaby znacznie trudniejsza. „Między myszą a człowiekiem istnieje jednak wielka różnica”.

Komórki ludzkie rozwijają się dużo wolniej niż komórki myszy, a naukowcy znacznie udoskonalili procesy sztucznego rozmnażania myszy w laboratorium, mówi Telfer. W przypadku komórek ludzkich systemy te nie są tak rozwinięte. Telfer zauważa, że z jej własnej pracy, która opiera się na naturalnych prekursorach ludzkich komórek jajowych i plemników, wynika, że pomyślna hodowla dojrzałych gamet pozostaje wielkim wyzwaniem.

„Jesteśmy na etapie, w którym badania prowadzone na myszach są bardzo obiecujące, ale przeniesienie tych doświadczeń na inne gatunki okazuje się znacznie trudniejsze – mówi. – Na każdym etapie pojawiają się nowe wyzwania”. Naukowcom wciąż nie udało się wyprodukować z powodzeniem z komórek macierzystych ludzkich komórek jajowych ani plemników, mówi Kotaro Sasaki z University of Pennsylvania, który w przeszłości współpracował z Hayashim. „W przypadku człowieka wciąż jesteśmy daleko w tyle”, mówi Sasaki, choć sugeruje zarazem, że wyprodukowanie kiedyś ludzkich gamet – być może w ciągu dekady – może okazać się technicznie wykonalne.

Przed nami jeszcze długa droga, zanim uda się powtórzyć u ludzi wyczyn, jakim była podmiana chromosomów, będąca wyróżnikiem nowej pracy Hayashiego. Sasaki spodziewa się, że usuwanie chromosomów Y i dublowanie chromosomów X nie przebiegłoby tak gładko w ludzkich komórkach. Zespół Hayashiego użył substancji, która sprzyja zmianom chromosomalnym, a Sasaki twierdzi, że zastosowanie tego samego podejścia u ludzi może spowodować wiele dodatkowych mutacji, z których część mogłaby być szkodliwa dla rozwijającego się organizmu.

Sasaki chciałby również, aby technika Hayashiego, zanim zostanie zastosowana do ludzi, została przetestowana na komórkach małpich, a już na pewno przed podjęciem prób stworzenia ludzkich zarodków. Zwraca też uwagę, że niektóre problemy związane z bezpieczeństwem mogą ujawnić się dopiero w drugim pokoleniu. „Wykorzystywanie tej metody do celów reprodukcyjnych […] wiąże się z wieloma kwestiami natury etycznej i prawnej, którymi musimy poważnie się zająć” – mówi.

Prezentacja Hayashiego odnosiła się tylko do zespołu Turnera (rzadki stan powiązany z niepłodnością, w którym komórki dziewczynki lub kobiety zawierają tylko jeden chromosom X), jako potencjalnego przypadku predestynującego do zastosowania tej techniki u ludzi. Ale jeśli stanie się to opłacalne, metoda ta może znaleźć szersze zastosowanie i posłużyć do ułatwiania posiadania potomstwa osobom LGBTQ+, mówi Telfer, który pracuje z pacjentami z zespołem Turnera.

I. Glenn Cohen, profesor prawa na Harvard Law School, specjalizujący się w etyce medycznej, stwierdza, że nowe badania wskazują na potrzebę pogłębionej dyskusji, i to bez odkładania jej na później, na temat gametogenezy in vitro, jej regulacji i implikacji etycznych.

Sposób, w jaki technika ta może umożliwić posiadanie dzieci przez pary, których chromosomy nie mieszczą się w schemacie XX-XY, rodzi – zdaniem Cohena – zasadnicze pytanie: „W jakim stopniu [gametogeneza in vitro] może przyczynić się ostatecznie do zagwarantowania równości dla par tej samej płci? Czy powinniśmy dążyć do tego celu, czy pary jednopłciowe powinny mieć do tego prawo?”