Vlad Krasen
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Pela primeira vez, os pesquisadores criaram ratos diretamente com dois pais.
Os ratos não conseguiram sobreviver por mais de um dia ou mais após o nascimento, mas persuadir um embrião feito do DNA de dois pais durante todo o desenvolvimento fetal não foi uma tarefa fácil. Foi muito mais difícil, descobriram os pesquisadores, do que fazer ratos com duas mães.
As descobertas ajudam a explicar por que os mamíferos não podem se reproduzir com apenas um dos pais. Eles também podem ajudar a explicar por que os animais que podem se reproduzir sozinhos, como alguns anfíbios, quase sempre são fêmeas. [10 coisas incríveis que os cientistas acabaram de fazer com o CRISPR]
A barreira para a reprodução unissexual, disse o autor sênior do estudo Wei Li, pesquisador de células-tronco da Academia Chinesa de Ciências, é algo chamado de impressão genômica, ou marcação molecular de DNA que regula como as instruções no genoma são realizadas . Mas o novo estudo, publicado online em 11 de outubro na revista Cell Stem Cell, revela que a barreira pode ser ultrapassada.
Impressões parentais
A impressão genômica é conhecida por ser importante para o desenvolvimento embrionário, mas exatamente como ela funciona e o que a controla é uma "caixa preta", disse Mellissa Mann, pesquisadora em ciências reprodutivas da Escola de Medicina da Universidade de Pittsburgh e da Pesquisa Magee-Women's Instituto que não estava envolvido no novo estudo.
Na reprodução sexual, cada filho herda metade do DNA de sua mãe e metade de seu pai. Mas o DNA de cada pai tem marcadores moleculares exclusivos que são adicionados durante a formação do espermatozóide e do óvulo originais. Essas marcas são as instruções que ditam se um gene é expresso ou permanece latente.
"Você poderia herdar uma cópia de um gene específico da mãe, e esse gene com essas 'marcas' moleculares permitiria que ele fosse transcrito para cumprir sua função", disse Mann. "Mas o mesmo gene do pai teria marcas diferentes, evitando que fosse expresso."
Essas marcas têm muitas consequências no mundo real. Eles são cruciais no desenvolvimento embrionário inicial, disse Mann. Estudos anteriores descobriram que, quando os cientistas tentam criar descendentes de dois espermatozoides, o embrião não se desenvolve, enquanto as células que produzem a placenta florescem; a prole de dois ovos resulta em um embrião em desenvolvimento e uma placenta que não cresce. [5 razões pelas quais a placenta é incrível]
Existem também doenças genéticas que dependem de impressão genômica. A síndrome de Angelman, um distúrbio neurológico que causa deficiência intelectual e convulsões, é causada por uma mutação do UBE3A gene no cromossomo da mãe. Quando essa mesma mutação genética é transmitida pelo pai em vez da mãe, o resultado é um distúrbio neurológico completamente diferente chamado síndrome de Prader-Willi.
Leva dois
Alguns animais são capazes de se reproduzir sozinhos. A maioria desses casos ocorre quando uma fêmea se reproduz sem um macho, um processo denominado partenogênese. Vários peixes, répteis e anfíbios podem se reproduzir dessa forma. Apenas um peixe (Danio rerio) é conhecido por se reproduzir com machos, e apenas em certas condições de laboratório, disse Baoyang Hu, da Academia Chinesa de Ciências, outro autor sênior do novo artigo.
Os pesquisadores por trás do novo estudo queriam entender por que os mamíferos não podem se reproduzir sozinhos. Então, para começar, eles se propuseram a ver o que é necessário para criar partenogênese em mamíferos. Eles usaram células-tronco de camundongos projetadas para ter apenas um conjunto de cromossomos maternos, como um óvulo, e as injetaram em um óvulo normal para criar um embrião com dois conjuntos de DNA materno. Eles então transferiram o embrião resultante para uma mãe substituta.
Para criar um embrião viável, os pesquisadores tiveram que excluir três segmentos impressos do genoma das células-tronco modificadas. Os camundongos resultantes pareciam normais, embora Li tenha dito que os camundongos foram testados por um tempo limitado em condições experimentais e, portanto, eles podem não ter sido tão saudáveis quanto os camundongos produzidos da maneira antiga.
Mas ratos com duas mães não são novidade; ratos semelhantes com duas mães foram produzidos pela primeira vez em 2004, escreveram os autores. [Como os testes de DNA ancestral realmente funcionam?]
Então, eles se voltaram para um problema mais difícil: fazer ratos com dois pais. Isso foi feito apenas uma vez, por pesquisadores do M.D. Anderson Cancer Center, no Texas. Nesse caso, os pesquisadores criaram células-tronco masculinas com cromossomos X, mas sem cromossomos Y, e as injetaram em blastocistos femininos, o estágio inicial de desenvolvimento em que algumas células se diferenciaram em tipos específicos. Eles então permitem que essas fêmeas se tornem adultas. Eles então acasalaram as fêmeas que carregavam apenas X-DNA masculino com machos, criando descendentes que carregavam apenas genes de dois pais.
Pais sozinhos
Desta vez, os pesquisadores queriam ver se eles poderiam fazer ratos com dois pais sem a etapa intermediária de uma fêmea geneticamente modificada, disse Hu. Para fazer isso, eles injetaram um espermatozóide e células-tronco com apenas DNA paterno em um óvulo que teve seu núcleo (e, portanto, todo o DNA materno) removido. Eles então extraíram células-tronco, que são capazes de se tornar qualquer célula do corpo, que se desenvolveram no embrião resultante. Essas células-tronco foram então colocadas em um blastocisto separado. O blastocisto era necessário para desenvolver uma placenta, disse Hu. Finalmente, este blastocisto injetado com células-tronco foi colocado no útero de uma mãe de aluguel.
"Até onde sabemos, é a primeira vez que ratos bi-paternos com dois pais diretos foram produzidos", disse Hu .
Mas os ratos não se saíram bem. Na verdade, os nascimentos bem-sucedidos eram minoria. De 1.023 tentativas, nasceram apenas 12 filhotes vivos. E os filhotes não eram normais. Eles estavam inchados com fluidos e mais de duas vezes maiores que os filhotes de ratos normais. Todos eles lutaram para mamar e respirar e morreram logo após o nascimento.
"As pessoas estão avançando na ciência com isso para dizer que há um potencial de que dois homens possam ter um filho", disse Mann. "Isso ainda está muito longe."
O que o estudo faz, entretanto, é sugerir por que a partenogênese é mais comum na natureza do que a reprodução somente masculina. Os pesquisadores tiveram que deletar sete regiões impressas do genoma para fazer a reprodução masculina funcionar, quatro a mais do que para as fêmeas. (A perda adicional de material genético poderia explicar por que os ratos com dois pais eram tão anormais, disse Mann.)
No futuro, o método pode ser usado para estudar mais de perto os efeitos do imprinting em vários distúrbios do desenvolvimento, disse o autor sênior do estudo, Qi Zhou, também da Academia Chinesa de Ciências. Os ratos podem ser usados para testar modificações genéticas que podem corrigir doenças hereditárias, disse Zhou.
Originalmente publicado em .