Zum ersten Mal haben Forscher Mäuse mit zwei biologisch männlichen Eltern geschaffen, indem sie die Chromosomen in einer Stammzelle manipulierten. Katsuhiko Hayashi, Stammzellbiologe an der Kyushu University in Japan, präsentierte die neue Forschungsarbeit am 8. März auf dem Third International Summit on Human Genome Editing am Francis Crick Institute in London.
Die neue Ankündigung ist das erste Mal, dass es Forschern gelungen ist, eine Stammzelle einer erwachsenen männlichen Maus in ein Ei zu verwandeln. Es ist eine neue Variante dessen, was Wissenschaftler In-vitro-Gametogenese nennen. Während der In-vitro-Gametogenese erzeugen Forscher Gameten (Spermien- und Eizellen) aus induzierten pluripotenten Stammzellen, bei denen es sich um unspezialisierte Zellen handelt, die aus Körpergewebe umgewandelt wurden und die Forscher beispielsweise in Blutzellen oder Neuronen manipulieren können. Während der Durchbruch die Möglichkeit erhöht, dass die Männer eines Tages gemeinsame leibliche Kinder haben könnten, ist ein solcher Versuch in weiter Ferne, betonen die Forscher.
Früher begann die Entstehung von Eizellen mit Stammzellen eines weiblichen Tieres. Aber Hayashi und sein Team verwendeten Stammzellen einer männlichen Maus. Die Forscher verwarfen das Y-Chromosom, duplizierten das X-Chromosom und betteten es in einen künstlichen Eierstock ein, der ebenfalls aus Stammzellen hergestellt wurde. Im Eierstock wurde aus der manipulierten Zelle ein Ei oder eine Oozyte. Hayashi und seine Kollegen verpflanzten 630 aus diesen Eizellen gebildete Embryonen in Ersatzmäuse. Dies führte zu sieben lebenden Welpen, die normal wuchsen und als Erwachsene fruchtbar waren, sagte er bei der Präsentation am 8. März.
„Ich denke, es ist eindeutig sehr vorläufige Forschung“, sagt Evelyn Telfer, eine Reproduktionsbiologin an der Universität von Edinburgh in Schottland, die nicht an der neuen Forschung beteiligt war. Sie sagt, sie fand die Arbeit überzeugend und schätzt die Einblicke, die sie in die Fortpflanzung von Organismen bietet, merkt jedoch an, dass die Forschung noch in einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht werden muss und dass die Präsentation die technischen Details überflogen hat. (Am 15. März, nachdem Telfer für diesen Artikel interviewt wurde, wurde die Studie in veröffentlicht Natur.)*
Besonders besorgt ist Telfer darüber, wie wenige künstliche Eizellen in lebenden Mäusen gewachsen sind. “Obwohl sie viele Eizellen bekommen, sind diese Eizellen eindeutig nicht voll funktionsfähig, weil sie tatsächlich einen sehr, sehr kleinen Teil davon bekommen, der befruchtet werden kann und Embryonen bildet”, sagt er. „Das ist eine großartige Leistung, aber es ist immer noch ein Hinweis darauf, dass es in vitro Probleme mit diesen aus Stammzellen gewonnenen Eizellen gibt, also muss noch viel Arbeit geleistet werden.“
Und das Testen der Technik am Menschen wäre deutlich schwieriger als die von Hayashi beschriebene Mausarbeit, wie er während der Präsentation feststellte. „Es gibt einen großen Unterschied zwischen einer Maus und einem Menschen“, sagte er. (Hayashi antwortete nicht Amerikanischer Wissenschaftlerdie Bitte um Stellungnahme von.)
Menschliche Zellen entwickeln sich viel langsamer als Mauszellen, und Wissenschaftler haben fortschrittliche Verfahren für die künstliche Mausreproduktion im Labor perfektioniert, sagt Telfer. Für menschliche Zellen sind diese Systeme noch nicht so entwickelt. Telfer merkt an, dass es in seiner eigenen Arbeit, die auf natürlichen menschlichen Ei- und Spermienvorläufern basiert, schwierig ist, reife Gameten erfolgreich zu züchten.
„Ich denke, wir sind an einem Punkt angelangt, an dem die Mausarbeit fabelhaft ist, aber es hat sich als viel schwieriger erwiesen, dieses Gebiet auf andere Arten zu übertragen“, sagt Telfer. “Auf jeder Stufe gibt es Herausforderungen.”
Und Forscher müssen menschliche Ei- und Samenzellen noch erfolgreich aus Stammzellen herstellen, sagt Kotaro Sasaki, ein biomedizinischer Wissenschaftler an der University of Pennsylvania, der in der Vergangenheit mit Hayashi zusammengearbeitet hat, aber nicht an der neuen Forschung beteiligt war. „Beim Menschen hinken wir noch sehr weit hinterher“, sagt er, obwohl er glaubt, dass die Produktion menschlicher Gameten innerhalb eines Jahrzehnts technisch machbar sein wird.
Die Nachahmung der Leistung des Chromosomentauschs, die Hayashis neue Arbeit auszeichnet, beim Menschen nachzuahmen, würde mehr Entwicklungszeit erfordern. Sasaki erwartet, dass die Eliminierung von Y-Chromosomen und die Verdoppelung von X-Chromosomen in menschlichen Zellen nicht so gut auftreten werden. Hayashis Team manipulierte die Chromosomen, indem es eine Verbindung hinzufügte, die chromosomale Veränderungen fördert, aber Sasaki sagt, dass der gleiche Ansatz beim Menschen viele zusätzliche Mutationen auf dem Weg verursachen könnte, von denen einige gefährlich sein könnten.
Sasaki würde auch gerne sehen, wie Hayashis Technik an Affen getestet wird, bevor irgendwelche Versuche mit menschlichen Zellen unternommen werden, geschweige denn, bevor Wissenschaftler menschliche Embryonen erzeugen. Er warnt davor, dass einige Sicherheitsprobleme erst in einer zweiten Generation sichtbar werden könnten. „Die Verwendung zu Fortpflanzungszwecken … bringt viele, viele ethische und rechtliche Fragen mit sich, die wir ernsthaft angehen müssen“, sagt er.
*Anmerkung des Herausgebers (15.03.23): Dieser Satz wurde nach der Veröffentlichung hinzugefügt, um klarzustellen, dass die Forschung jetzt veröffentlicht wurde.
I. Glenn Cohen, Juraprofessor an der Harvard Law School, der sich auf Medizinethik spezialisiert hat, sagt, dass die neue Studie darauf hindeutet, dass die Gesellschaft als Ganzes eher früher als später mehr Gespräche über die In-vitro-Gametogenese, ihre Regulierung und ihre ethischen Implikationen führen muss
Diese Gespräche können von der genauen Verwendung der Technologie abhängen. Während seiner Präsentation verwies Hayashi ausdrücklich nur auf das Turner-Syndrom, eine seltene Krankheit im Zusammenhang mit Unfruchtbarkeit, bei der die Zellen einer Person nur ein X-Chromosom enthalten, als potenziellen Anwendungsfall für die Technik beim Menschen Aber die Erleichterung der Geburt für LGBTQ+-Personen könnte eine potenzielle Anwendung mit höherer Nachfrage sein, sagt Telfer, der mit Patienten mit Turner-Syndrom arbeitet.
Und wie die Technik die Fortpflanzung für Paare ohne ein XX-XY-Chromosomenpaar öffnen könnte, wirft eine einzigartige Frage auf, sagte Cohen in einer E-Mail an Amerikanischer Wissenschaftler. „Inwiefern tut es das [in vitro gametogenesis] maximale Gleichberechtigung für gleichgeschlechtliche Paare darstellen? Er schrieb “Sollte dies für Menschen technisch machbar sein”, fragte er, “sollten gleichgeschlechtliche Paare das Recht dazu haben?”