Chromosom Y, który jest u ssaków symbolem męskości, występuje tylko u samców, i koduje geny ważne dla męskiej płodności.
Grupa naukowców, kierowana przez prof. Monikę Ward z Instytutu Badań Biogenezy Szkoły Medycznej imienia John A. Burns Uniwersytetu Hawajskiego w USA, przeprowadziła nowe badania. Wykazały one, że potomstwo może zostać uzyskane za pomocą technik wspomaganego rozrodu i gamet pochodzących od samców pozbawionych tego chromosomu i wszystkich kodowanych przez ten chromosom genów.
Odkrycie jest istotne dla trwających dyskusji dotyczących funkcji i ewolucji genów kodowanych przez chromosom Y. Nowe wyniki wspierają hipotezę, że geny chromosomu Y mogą zostać zastąpione przez geny kodowane przez inne chromosomy. O badaniach - opisanych w najnowszym numerze prestiżowego "Science" - poinformowała prof. Ward w przesłanym PAP komunikacie.
"Większość genów kodowanych przez chromosom Y jest konieczna dla rozwoju dojrzałych gamet męskich i dla prawidłowego zapłodnienia, zarówno u myszy, jak i u ludzi" - skomentowała prof. Ward. Zaznaczyła jednak, że w przypadku stosowania technik wspomaganego rozrodu, obecność chromosomu Y u myszy nie jest niezbędna.
Dwa lata temu grupa prof. Ward wykazała, że tylko dwa geny chromosomu Y, o nazwach Sry (gen determinacji płci) i Eif2s3y (gen kodujący czynnik proliferacji spermatogonii), są niezbędnym minimum pozwalającym, aby samce mysie mogły rozmnażać się z pomocą technik wspomaganego rozrodu. Obecnie ta sama grupa badawcza, wraz ze współpracownikiem z Francji (Michaelem Mitchellem, INSERM) pokazała, że można pójść jeszcze dalej i uzyskać samce mysie całkowicie pozbawione genów chromosomu Y. Okazuje się, że można też sprawić, by takie myszy - tzw. samce "No Y" - uzyskały potomstwo.
GEN ZA GEN
Naukowcy najpierw zastąpili Sry, gen kodowany przez chromosom Y - genem Sox9, kodowanym przez chromosom 11. W toku normalnego rozwoju osobników z chromosomami X i Y, Sry aktywuje Sox9, co pozwala na formowanie gonad w kierunku męskim. Naukowcy transgenicznie aktywowali Sox9 w nieobecności Sry.
Na drugim etapie badacze zastąpili drugi niezbędny gen chromosomu Y, Eif2s3y, jego homologiem kodowanym przez chromosom X, Eif2s3x. Eif2s3y i Eif2s3x należą do tej samej rodziny genów i mają bardzo podobne sekwencje nukleotydowe i aminokwasowe. Naukowcy spekulowali, że te dwa geny mogą być podobne również funkcjonalnie, i że całkowita dawka ich produktów jest kluczowa dla pełnionej przez nie roli. Badacze transgenicznie podwyższyli ekspresję Eif2s3x, podnosząc dawkę genu z chromosomu X powyżej tej normalnie dostarczanej przez geny z chromosomów X i Y.
Jako finalny krok badacze zastąpili Sry i Eif2s3y jednocześnie, i doprowadzili do narodzin samców mysich, które nie miały chromosomu Y ani żadnych genów lub transgenów wywodzących się z tego chromosomu. Samce pozbawione genów z chromosomu Y posiadały jądra zawierające męskie komórki rozrodcze. Okrągłe spermatydy uzyskane z tych jąder zostały wstrzyknięte do żeńskich komórek rozrodczych z wykorzystaniem techniki zwanej ROSI (Round Spermatid Injection; wstrzyknięcie spermatyd okrągłych) pozwalając na efektywne zapłodnienie. Embriony, które rozwinęły się z zapłodnionych w ten sposób komórek jajowych zostały zaszczepione do mysiej matki zastępczej pozwalając na uzyskanie żywego mysiego potomstwa.
Potomstwo samców pozbawionych genów chromosomu Y było zdrowe i miało długość życia zgodną z oczekiwaniami. Wnuki i prawnuki samców "No Y" były płodne i zdolni do rozrodu naturalnego, bez wspomagania technologicznego. Grupa badawcza prof. Ward uzyskała też trzy kolejne pokolenia samców "No Y" wykorzystując technikę ROSI, wykazując tym samym, że samce pozbawione genów chromosomu Y mogą być propagowane wielokrotnie z pomocą technik wspomaganego rozrodu.
OD NADMIARU GŁOWA NIE BOLI
Opisane badania poszerzają zrozumienie funkcji i ewolucji genów chromosomu Y. Obserwacje poczynione przez prof. Ward i jej współpracowników wskazują na istnienie pewnego nadmiaru - tzw. redundancji funkcjonalnej pomiędzy genami kodowanym przez chromosom Y i ich homologami na innych chromosomach. Zdaniem prof. Ward to dobra wiadomość. "Wskazuje ona na istnienie mechanizmów zastępczych w obrębie genomów, które choć normalnie uśpione są zdolne do przejęcia pałeczki w sytuacjach tego wymagających - komentuje prof. Ward. - My ujawniliśmy dwa mechanizmy zastępcze wykorzystując manipulacje genetyczne. Czy podobne alternatywne strategie będą kiedykolwiek aktywowane bez udziału człowieka, na przykład w odpowiedzi na zmiany środowiskowe, i w jakiej skali, pozostaje niewiadomym. Ale jest to niewątpliwie możliwe i zostało już zaobserwowane w przypadku dwóch gatunków gryzoni, które utraciły swoje chromosomy Y."
WALKA Z NIEPŁODNOŚCIĄ
Rozwój technik wspomaganego rozrodu pozwala na pominięcie wielu etapów normalnego zapłodnienia i wykorzystanie nieruchliwych, martwych lub niedojrzałych męskich gamet. Najnowsze doniesienie badawcze prof. Ward i jej grupy, a także ich poprzednia publikacja wskazują, że ROSI stosowane u myszy jest wysoce efektywną techniką wspomaganego rozrodu.
W zastosowaniu u ludzi ROSI, czyli wstrzyknięcie spermatyd okrągłych, jest uważane za metodę eksperymentalną z powodu obaw dotyczących bezpieczeństwa nastrzykiwania niedojrzałych komórek rozrodczych i rozmaitych trudności technicznych. Naukowcy z Uniwersytetu Hawajskiego mają nadzieję, że skuteczne wykorzystanie tej techniki u myszy wywoła potrzebę ponownej oceny ROSI pod kątem przydatności tej metody do leczenia męskiej niepłodności.
Monika Ward jest Polką, stopień doktorski uzyskała na Akademii Medycznej Karola Marcinkowskiego w Poznaniu. Prace badawcze dotyczące męskiej niepłodności oraz funkcji i genetyki plemników prowadziła w Polsce, w Instytucie Genetyki Człowieka Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu.
Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl
