Έμβρυα αρσενικών ποντικιών μετατράπηκαν σε θηλυκά με μια διαδικασία που αφαιρεί το Y χρωμόσωμα. Η τεχνική βασίζεται στη γονιδιακή επεξεργασία CRISPR και χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία υγιών και γόνιμων θηλυκών και αρσενικών ποντικιών, τα οποία είναι κλώνοι του πατέρα.
«Σκεφτήκαμε ότι αν μπορούσαμε να αφαιρέσουμε τα Y χρωμοσώματα αμέσως μετά τη γονιμοποίηση, θα μπορούσαμε να αλλάξουμε το φύλο», λέει ο Takashi Ishiuchi από το Πανεπιστήμιο Yamanashi στην Ιαπωνία. «Ουσιαστικά πρόκειται για αντιστροφή φύλου».
Η μέθοδος μπορεί να αποδειχθεί χρήσιμη για τη διατήρηση ζώων που βρίσκονται τόσο κοντά στην εξαφάνιση, ώστε έχουν απομείνει μόλις ένα αρσενικό ή λίγα ακόμη.
Στα ζώα που αναπαράγονται σεξουαλικά, η έλλειψη αρσενικών ή θηλυκών μπορεί να σημάνει το τέλος για έναν πληθυσμό ή ένα είδος. Ωστόσο, ορισμένα είδη μπορούν να στραφούν στην ασεξουαλική αναπαραγωγή, όπως μέσω εκβλάστησης νέων οργανισμών, όπως η Hydra που μοιάζει με μέδουσα, ή μέσω παρθενογένεσης, κατά την οποία μη γονιμοποιημένα ωάρια ζώων, όπως σαύρες, ραβδόμορφα έντομα και καρχαρίες, μπορούν να εξελιχθούν σε νέο ζώο. Αυτό παράγει απογόνους που είναι γενετικά ίδιοι κλώνοι του γονέα και του ίδιου φύλου. Κλώνοι που δημιουργούνται σε εργαστήριο, όπως το πρόβατο Ντόλι, παράγονται με παρόμοια διαδικασία.
Μερικά ζώα, όπως τα Okinawa rubble gobies (Trimma okinawae), μπορούν να αλλάζουν φύλο ώστε να συνεχίζεται η σεξουαλική αναπαραγωγή. Εμπνευσμένοι από αυτά τα πολύχρωμα θαλάσσια ψάρια, ο Ishiuchi και οι συνεργάτες του ανέπτυξαν μια μέθοδο που αλλάζει το φύλο ενός αρσενικού κλωνοποιημένου εμβρύου, ώστε να μπορεί να υπάρξει σεξουαλική αναπαραγωγή μεταξύ ατόμων, έστω και εξαιρετικά στενά συγγενικών.
Κάποιες προσπάθειες κλωνοποίησης αρσενικών ποντικιών έχουν οδηγήσει, από τύχη, στη γέννηση θηλυκού, όταν αφαιρέθηκε το Y χρωμόσωμα που καθορίζει το αρσενικό φύλο, αφήνοντας το δείγμα με μόνο ένα Χ χρωμόσωμα, γνωστό ως XO, αντί για το ζεύγος XY.
Ο Ishiuchi και οι συνεργάτες του ανέπτυξαν ένα εργαλείο βασισμένο στο CRISPR, με την ονομασία Y-CUT, για να αφαιρούν με αξιοπιστία το Y χρωμόσωμα από έμβρυα αρσενικών ποντικιών.
Αρχικά, εισήγαγαν DNA από τα κύτταρα αίματος ενός αρσενικού ποντικιού σε ωάρια ποντικιών στα οποία είχε ήδη αφαιρεθεί το δικό τους DNA, με μια τεχνική που ονομάζεται μεταφορά πυρήνα σωματικού κυττάρου. Κάποια από αυτά τα έμβρυα υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με το Y-CUT και στη συνέχεια μεταφέρθηκαν σε παρένθετα θηλυκά ποντίκια.
Όλα τα ποντίκια που γεννήθηκαν μετά τη χρήση του Y-CUT ήταν θηλυκά κλώνοι, γενετικά ίδια με τον πατέρα εκτός από το ότι δεν διέθεταν το Y χρωμόσωμα. Οι υπόλοιποι απόγονοι, που δεν είχαν υποβληθεί σε Y-CUT, ήταν όλοι αρσενικοί κλώνοι.
«Το ονομάζουμε διπλή κλωνοποίηση φύλου», λέει ο Shogo Matoba, μέλος της ομάδας στο RIKEN BioResource Research Center στο Τσουκούμπα της Ιαπωνίας.
Η στιγμή που ο πατέρας ποντικός συνάντησε τους κλώνους του ήταν πολύ ιδιαίτερη, λέει ο Ishiuchi. «Μπορούσε να δει τη θηλυκή εκδοχή του εαυτού του, κάτι που θυμίζει επιστημονική φαντασία».
Οι κλώνοι ήταν γόνιμοι και, όταν ζευγάρωσαν μεταξύ τους, παρήγαγαν απογόνους που έδειχναν υγιείς. «Αυτό σημαίνει ότι η σεξουαλική αναπαραγωγή ξεκίνησε από ένα μόνο αρσενικό γονιδίωμα», λέει ο Matoba. «Τα μικρά έχουν επιβιώσει για περισσότερο από έναν χρόνο μέχρι στιγμής, χωρίς εμφανείς βλάβες».
Ο Ishiuchi ελπίζει ότι η τεχνική Y-CUT θα μπορούσε να βοηθήσει στην αναβίωση ειδών που είναι ιδιαίτερα απειλούμενα ή εξαφανισμένα και για τα οποία έχουν απομείνει μόνο κατεψυγμένοι ιστοί σε τράπεζες κυττάρων.
«Θα ήταν εξαιρετικά πολύτιμο αν αυτό πετύχαινε και σε άλλα είδη πέρα από τα ποντίκια», λέει ο Teruhiko Wakayama, επίσης από το Πανεπιστήμιο Yamanashi, που δεν συμμετείχε στη μελέτη.
Ο Ben Novak, από την οργάνωση διατήρησης άγριας ζωής Revive & Restore, η οποία έχει συμμετάσχει σε προσπάθειες κλωνοποίησης ειδών υπό εξαφάνιση, όπως το άλογο του Πρεζβάλσκι και το μαυροπόδαρο κουνάβι, συμφωνεί. «Θέτουν τα θεμέλια για ένα μέλλον χειρισμού χρωμοσωμάτων, κάτι που πιθανότατα θα είναι σημαντικό σε πολλές περιπτώσεις για τη διατήρηση ειδών», λέει.
Ο Novak συμφωνεί ότι η τεχνική μπορεί να είναι χρήσιμη για δείγματα κατεψυγμένων ιστών από απειλούμενα ή εξαφανισμένα είδη, όταν υπάρχουν δείγματα μόνο από ένα ή δύο άτομα.
Προηγούμενη μελέτη είχε δημιουργήσει τόσο αρσενικούς όσο και θηλυκούς κλώνους από μια κυτταρική σειρά εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων αρσενικού ποντικιού, αλλά χρησιμοποίησε μέθοδο που είναι απίθανο να λειτουργήσει σε άλλα είδη, σε αντίθεση με τη μεταφορά πυρήνα σωματικού κυττάρου, η οποία έχει εφαρμοστεί με επιτυχία σε πολλά είδη θηλαστικών και λειτουργεί με ζωντανό ή αποθηκευμένο υλικό δότη.
Ένα ζήτημα είναι ότι, παρότι ένα θηλυκό ποντίκι XO είναι υγιές και γόνιμο, αυτό δεν ισχύει σε πολλά άλλα είδη.
«Οι απόγονοι με διαγραφή του Y δεν είναι γόνιμοι στους ανθρώπους και στα άλογα και, επομένως, είναι πιθανό να ισχύει το ίδιο σε πολλά άγρια είδη», λέει η Linda Penfold από τη SEZARC, μια ομάδα ζωολογικών κήπων και κέντρων διατήρησης με έδρα τις ΗΠΑ. Προσθέτει επίσης ότι μπορεί να υπάρχουν ηθικές ανησυχίες γύρω από τη δημιουργία ζώων με διαγραφή του Y.
Ο Ishiuchi το αναγνωρίζει, αλλά σημειώνει ότι υπάρχουν έρευνες που δείχνουν πως ένα φάρμακο με την ονομασία Reversine μπορεί να κάνει τα κύτταρα XO να αποκτήσουν ένα δεύτερο Χ χρωμόσωμα, άρα ίσως να είναι δυνατό να συνδυαστεί με το Y-CUT ώστε τα θηλυκά που προκύπτουν να είναι γόνιμα σε μεγαλύτερο εύρος ειδών.
Η Penfold προειδοποιεί επίσης ότι η αναπαραγωγή από κλώνους ενός μόνο ζώου θα δημιουργούσε γενετικά προβλήματα. «Υπάρχει έλλειψη γενετικής ποικιλότητας, η οποία είναι κρίσιμη για υγιείς πληθυσμούς», λέει.
Ο Novak εμφανίζεται πιο αισιόδοξος σε αυτό το σημείο. «Η σεξουαλική αναπαραγωγή με ένα μόνο άτομο είναι σίγουρα καλύτερη από καθόλου σεξουαλική αναπαραγωγή», λέει, προσθέτοντας όμως ότι πρέπει να κάνουμε ό,τι μπορούμε τώρα ώστε να μη χρειαστεί ποτέ να χρησιμοποιήσουμε τέτοια εργαλεία. «Παρότι είναι εντυπωσιακά, η χρήση τους δείχνει ότι έχετε φτάσει σε μια κατάσταση τόσο κρίσιμη, ώστε χρειάζεται αντιστροφή φύλου», λέει.
Η προστασία των οικοτόπων και η μείωση του κυνηγιού θα είναι πάντα πολύ πιο αποτελεσματικά μέτρα για τη διατήρηση των ειδών, λέει η Penfold.
bioRxiv DOI: 10.64898/2026.08.03.742506
Το παρόν κείμενο δημιουργήθηκε με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης.
