Mäuse ohne Mutter: Wissenschaftler haben gesunde Mäuse aus zwei Spermatozoen gezüchtet

Die wissenschaftliche Welt hat offiziell eine weitere biologische Grenze überschritten. Forscher des Zentrums für Reproduktionsmedizin an der Shanghai Jiao Tong Universität haben Mäuse geschaffen, die geboren wurden... aus zwei männlichen Tieren. Keine Eier, keine Mütter. Nur zwei Spermienzellen, ein wenig genetische Magie und viel Geduld.

Was ist bekannt

Das Hauptproblem bei solchen "Vatersprüngen" war der Mechanismus der genomischen Prägung - epigenetische chemische Markierungen in der DNA, die Gene je nachdem, ob sie vom Vater oder von der Mutter vererbt wurden, aktivieren oder deaktivieren. Ohne die richtige Kombination dieser Markierungen überlebt der Embryo normalerweise nicht. In "wissenschaftlichen" Begriffen besteht das Hauptproblem darin, dass es spezielle "Markierungen" in der DNA gibt, die den Genen sagen, wann sie arbeiten und wann sie still sein sollen - und das hängt davon ab, ob die Gene von Mama oder Papa stammen. Wenn diese Markierungen fehlen oder falsch sind, kann sich der Embryo einfach nicht entwickeln und stirbt.

Das Team unter der Leitung von Professor Yanchang Wei löste dieses Problem durch gezielte Methylierungsbearbeitung in sieben kritischen genomischen Regionen - den sogenannten ICRs (Imprinting Control Regions). Zu diesem Zweck wurden zwei auf CRISPR basierende Systeme verwendet: eines zum Entfernen von Methylierungsmarken (dCas9-Tet1) und das andere, um sie hinzuzufügen (dCpf1-Dnmt3).

Die Methodik war wie folgt: Der Zellkern wurde aus dem Ei entfernt, und die Köpfe von zwei Spermatozoen wurden stattdessen injiziert - einer von einer C57BL/6 Laborratte und der andere von einer Wildtyp-CAST-Ratte. Dann wurden die epigenetischen Markierungen chemisch umprogrammiert, sodass eine der DNA-Kopien sich verhielt, als wäre sie die "Mutter".

Und das Ergebnis?

Von 587 erzeugten Embryonen erreichten nur 3 die Geburtsphase, und zwei von ihnen überlebten bis ins Erwachsenenalter. Sie waren völlig gesund, hatten normales Gewicht und Größe und - das Wichtigste - waren fruchtbar, d.h. reproduktionsfähig.

Ein Männchen brachte schließlich 9 Mäuse zur Welt, das andere - 6.

Der Erfolg war jedoch teilweise: Die meisten Embryonen starben während der intrauterinen Entwicklung. Der Grund ist die extreme Schwierigkeit, gleichzeitig sieben Schlüssel-DNA-Regionen zu reprogrammieren.

Was bedeutet das für die Wissenschaft?

• Dies ist die weltweit erste erfolgreiche Schaffung von lebensfähigen und fruchtbaren Mäusen ausschließlich aus männlicher DNA.
• Es wurde bestätigt, dass die Prägung das Hindernis für gleichgeschlechtliche Fortpflanzung bei Säugetieren ist, nicht etwas anderes.
• Obwohl die Anwendung dieses Ansatzes auf Menschen (oder zumindest auf große Tiere) noch in weiter Ferne liegt, öffnet die Studie die Tür zu einem tieferen Verständnis von Epigenetik, Prägung und sogar potenziellen zukünftigen Therapien für Unfruchtbarkeit.

Quelle: PNAS (Journal der Nationalen Akademie der Wissenschaften der USA)