A klónozott egerek az 58. generációban pusztulnak el a felhalmozódott genetikai mutációk miatt
Universidade/Yamanashi kutatócsoport Japão-ben, professzor vezetésével. A több mint 20 éven át egyetlen nőstény egérrel végzett kísérlet sorozatban több mint 1200 klónt állított elő. Az első 57 nemzedék nyilvánvaló problémák nélkül érte el a felnőttkort, de az 58. generáció minden egyede a születést követő néhány napon belül meghalt.
A tudósok megfigyelték, hogy az újraklónozás sikeressége kezdetben nőtt, és a 26. generációban elérte a 15,5%-ot. Ettől kezdve az index fokozatosan csökkenni kezdett, mígnem az 58. generációban már csak 0,6%-ot ért el. Az Análises genetikai tesztek kimutatták, hogy a mutációk háromszor-négyszer gyakrabban jelentek meg a 45. generációtól kezdve, mint a 60 generáción keresztül természetes párosodás során létrehozott egerekhez képest.
A genetikai mutációk felhalmozódása veszélyezteti az egymást követő generációkat
Az azonosított mutációkat teljes egészében átadták a következő generációknak, és a folyamat során felhalmozódtak. A legtöbb esetben egy párban csak az egyik gént érintették, ami lehetővé tette a normál gén számára, hogy kompenzálja a kudarcot, és sok generáción keresztül fenntartsa az állatok túlélését.
A klónok szaporodási képessége azonban az 50. generáció után meredeken hanyatlásnak indult. A kutatók azt találták, hogy a káros mutációk száma jelentősen növekedett, különösen a funkcióvesztéses mutációk és a nagyobb szerkezeti változatok, amelyek hatással voltak a genom kódoló régióira.
A sorozatos újraklónozás felfedi a technológia korlátait
Az újraklónozási folyamat során a már klónozott egerekből származó szomatikus sejteket nukleáris transzferrel hozták létre, hogy folyamatosan létrehozzák a következő generációt. Az Essa kutatási vonal 2005-ben kezdődött, és csaknem két évtizedig tartott ellenőrzött kísérleti körülmények között.
A vizsgálat első fázisaiban a klónok normális megjelenést, a hagyományos egerekhez hasonló hosszú élettartamot és megőrzött termékenységet mutattak. A csapat korábban arról számolt be, hogy a sorozatos klónozás legalább 25 generáción keresztül fenntartható a hatékonyság csökkentése nélkül.
A genomiális elemzés megerősíti a káros mutációk növekedését
A teljes genomszekvenálás azt mutatta, hogy a mutációk funkcionális régiókban koncentrálódnak, és a káros változatok aránya magasabb volt a fejlettebb generációkban. Az Essas változások közé tartozott a nagy deléciók és pontmutációk, amelyek felhalmozódásuk esetén meghaladták az organizmusok által tolerálható küszöböt.
A kutatók rávilágítottak arra, hogy bár a klónok a kezdeti szakaszban fenotípusos szempontból azonosnak tűntek az eredeti állattal, a genetikai különbségek nyilvánvalóvá váltak a generációk előrehaladtával. A felhalmozódás fokozatosan ment végbe, a klónozási folyamathoz kapcsolódó jelentős epigenetikai rendellenességek nélkül.
A normál hímekkel való párzás helyreállítja a szaporodási életképességet
Amikor a fejlett generációk klónozott nőstényeit nem klónozott hímekkel párosították, az így létrejövő utódok a normál standardhoz közeli születésszámmal születtek. Az Essa helyreállítás azt jelezte, hogy a szexuális párzás lehetővé tette a felhalmozódott káros mutációk megszüntetését vagy kompenzációját.
Az adatok azt sugallják, hogy a két különböző egyedtől származó genetikai anyag kombinálásával történő szaporodás természetes mechanizmusként működik a genom megtisztítására és a klonális replikáció során felhalmozódó hibák által okozott összeomlás elkerülésére. Az Essa felfedezés megerősíti az ivaros szaporodás fontosságát az emlősök leszármazásának fenntartásában.
A hosszú távú kísérletek elősegítik a reproduktív biológia megértését
Teruhiko Wakayama professzor, aki 1998 óta úttörő volt az egerek szomatikus sejtekből történő klónozásában, vezette azt a munkát, amely során a csapat évek óta folyamatosan részt vett. A tanulmány az Nature Communications magazinban jelent meg kedden.
Az eredmények azt mutatják, hogy a nukleáris transzfer technikai fejlődése ellenére a sorozatos klónozás alapvető genetikai akadályokba ütközik. A technológia továbbra is releváns az értékes genetikai erőforrások megőrzése szempontjából, de nem helyettesíti az emlősök természetes szaporodási folyamatait.
- A mutáció gyakrabban fordul elő klónozáskor, mint természetes párosodáskor
- Az első 57 nemzedék látható változások nélkül érte el az érettséget
- A siker aránya drasztikusan csökkent a 26. generáció után
- A normál hímekkel való keresztezés normalizálja a szaporodást
A sorozatos klónozás korlátai új távlatokat nyitnak a kutatás számára
A tudósok megfigyelték, hogy a káros mutációk nem gátolták az embriók korai fejlődését egészen az utolsó generációkig, de hatással voltak a születés utáni életképességre. A nyilvánvaló fizikai anomáliák hiánya az 58. generációs kölyköknél megerősíti, hogy a probléma a felhalmozódott finom genetikai változásokban rejlik.
Ez a több mint 20 évvel ezelőtti kutatási irány hozzájárul azoknak a mechanizmusoknak a megértéséhez, amelyek garantálják a fajok genomiális stabilitását. Az eredmények segítenek meghatározni a klónozás gyakorlati alkalmazását a veszélyeztetett fajok védelmében vagy az állattenyésztésben.
A csapat azt tervezi, hogy folytatja a reproduktív mérnöki folyamatokban a mutációk felhalmozódásának mérséklésének módjait. Az eredmények rávilágítanak arra, hogy a hímek és a nőstények közötti szaporodás továbbra is elengedhetetlen az emlős származásúak egészséges fennmaradásához.
