Είναι πλέον γεγονός – τουλάχιστον στα ποντίκια. Γέννηση υγιών απογόνων από δύο μαμάδες, οι οποίοι απέκτησαν με τη σειρά τους τους δικούς τους υγιείς απογόνους — κοινώς, μπαμπάς (ο οποίος τουλάχιστον σε όλα τα θηλαστικά θεωρείται, με βάση τα όσα ξέραμε, απαραίτητος για την αναπαραγωγή) γιοκ! Για να μην ξεχνούμε όμως και τους μπαμπάδες, και στη δική τους (ποντικίσια) περίπτωση επετεύχθη η απόκτηση απογόνων χωρίς μαμά! Ωστόσο, το υποτιθέμενο ισχυρό φύλο απεδείχθη πολύ πιο… ανίσχυρο: τα μικρά των δύο μπαμπάδων επέζησαν για λίγες μόνο ώρες. Οπως και να έχει, η ανατρεπτική μελέτη που αφορούσε απόκτηση απογόνων από γονείς του ιδίου φύλου και η οποία δημοσιεύθηκε στην έγκριτη επιθεώρηση «Cell Stem Cell» την προηγούμενη εβδομάδα (συγκεκριμένα στις 11 Οκτωβρίου) από ερευνητές της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών στο Πεκίνο, είναι σίγουρα από τις μελέτες που δεν περνούν απαρατήρητες. Κατά τους ειδήμονες, απαντά σε σοβαρά επιστημονικά ερωτήματα σε σχέση με την αναπαραγωγή των θηλαστικών (και μάλιστα μέσα από πολύ καλά σχεδιασμένα πειράματα), αλλά την ίδια στιγμή εγείρει και πολύ σοβαρά ερωτήματα, κυρίως ηθικής φύσεως: θα μπορούσε μια ημέρα η μέθοδος που ανέπτυξαν οι κινέζοι αναπτυξιακοί βιολόγοι να εφαρμοστεί και στον άνθρωπο; Και αν θα μπορούσε, θα έπρεπε;
Καθώς τελείες σε αυτά τα ερωτήματα είναι αδύνατον να μπουν αυτή τη στιγμή – κατ’ αρχάς διότι, όπως θα διαβάσετε, με βάση τα δεδομένα, επιστημονικώς η τεχνική βρίσκεται ακόμη πολύ μακριά από τα… ανθρώπινα, αλλά και επειδή, σε ό,τι αφορά το ηθικό σκέλος του θέματος, τέτοια ζητήματα απαιτούν ζύμωση και μακρά δημόσια διαβούλευση – ας μιλήσουμε με δεδομένα. Και τα δεδομένα αφορούν το τι ακριβώς επέτυχαν οι κινέζοι επιστήμονες που μίλησαν για το επίτευγμά τους στο «Βήμα».
Γονίδια με τη «βούλα»
Ας πάρουμε λοιπόν τα πράγματα από την αρχή – για την ακρίβεια… από τις αρχές της αναπαραγωγής. Στη φύση υπάρχουν ζώα – κάποια ερπετά, αμφίβια, αλλά και ψάρια, τα οποία μπορούν να αναπαραχθούν με άτομο του ίδιου φύλου. Στα θηλαστικά όμως η αναπαραγωγή απαιτεί δύο φύλα. Και αυτό διότι ορισμένα μητρικά ή πατρικά γονίδια «κατεβάζουν διακόπτες» κατά τη γαμετογένεση (κατά τη διαδικασία δηλαδή παραγωγής του ωαρίου και του σπερματοζωαρίου) μέσω ενός μηχανισμού που ονομάζεται γενωμική αποτύπωση (genomic imprinting). Ο μηχανισμός αυτός αποτελεί αποκλειστικό «γνώρισμα» των θηλαστικών και σχετίζεται με διαφορετική λειτουργία ενός αριθμού γονιδίων αναλόγως από ποιον γονέα προέρχονται.
Στα θηλαστικά (στα οποία βεβαίως ανήκουμε και εμείς) και οι δύο γονείς συνεισφέρουν ισότιμα στη μεταβίβαση των γενετικών πληροφοριών στους απογόνους – κοινώς σε ό,τι αφορά τα περισσότερα γονίδιά μας, κληρονομούμε δύο λειτουργικά αντίγραφα (δύο αλληλόμορφα, όπως ονομάζονται), ένα από τη μητέρα μας και ένα από τον πατέρα μας. Υπάρχει, όμως, μια μικρή κατηγορία γονιδίων που έχουν μόνο μητρική ή μόνο πατρική προέλευση και έτσι εκφράζονται στον απόγονο με έναν γονεϊκά εξαρτώμενο τρόπο. Τα γονίδια αυτά ονομάζονται αποτυπωμένα (imprinted genes) και σε ό,τι τα αφορά, κληρονομούμε μόνο ένα λειτουργικό αντίγραφο – έτσι, ανάλογα με το γονίδιο, είτε το αντίγραφο που κληρονομούμε από τη μητέρα είτε εκείνο που κληρονομούμε από τον πατέρα αποσιωπάται. Προκειμένου να λάβει χώρα αυτή η επιγενετική διαδικασία τα αποτυπωμένα γονίδια διαθέτουν ειδικές χημικές «ετικέτες» που προσδέονται στο DNA και αποσιωπούν το εκάστοτε γονίδιο. Εχουν βρεθεί περί τις 100 τέτοιες «ετικέτες», πολλές εκ των οποίων εντοπίζονται σε γονίδια που εμπλέκονται στην εμβρυϊκή ανάπτυξη.
Αν η γενωμική αποτύπωση δεν γίνει σωστά, τότε το έμβρυο θα διαθέτει είτε δύο λειτουργικά είτε δύο μη λειτουργικά αντίγραφα, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές αναπτυξιακές διαταραχές και νόσους όπως ο καρκίνος, ακόμη και στον θάνατο. Μετά από αυτή τη… γενωμική ανάλυση (στρυφνή, ναι, αλλά απαραίτητη για να καταλάβουμε τι προσπάθησαν να κάνουν οι κινέζοι επιστήμονες), γίνεται φανερό ότι σε περίπτωση συνδυασμού του γενετικού υλικού δύο γονέων του ίδιου φύλου, λόγω της γενωμικής αποτύπωσης, οι απόγονοι είναι υπό φυσιολογικές συνθήκες καταδικασμένοι σε πολύ σοβαρά προβλήματα υγείας ή/και θάνατο.
Απαλείφοντας ετικέτες
Αυτόν λοιπόν τον μεγάλο σκόπελο προσπάθησαν να ξεπεράσουν οι ερευνητές της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών. Πώς; Με δύο «όπλα»: το πρώτο αφορούσε τη χρήση των αποκαλούμενων απλοειδών εμβρυϊκών βλαστικών κυττάρων, βλαστικών κυττάρων δηλαδή που καλλιεργήθηκαν στο εργαστήριο και τα οποία διέθεταν τον μισό σε σύγκριση με τον φυσιολογικό αριθμό χρωμοσωμάτων που προέρχονταν μόνο από τον έναν από τους δύο γονείς – τα συγκεκριμένα κύτταρα που καλλιεργήθηκαν είτε μόνο από σπερματοκύτταρα είτε μόνο από ωοκύτταρα ήταν, κατά την ερευνητική ομάδα, και το «κλειδί» της επιτυχίας της μελέτης, καθώς μείωναν τον αριθμό προβληματικών γενετικών «ετικετών». Το δεύτερο «όπλο» ήταν η χρήση του μοριακού «ψαλιδιού» ακριβείας CRISPR-Cas9, το οποίο επιτρέπει την κατά βούληση παρέμβαση στο DNA.
Τα ποντικάκια με δύο μητέρες δημιουργήθηκαν απαλείφοντας μέσω του CRISPR τρεις αποτυπωμένες περιοχές του γονιδιώματος απλοειδών εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων τα οποία περιείχαν το DNA της μίας μητέρας. Το «επεξεργασμένο» αυτό γενετικό υλικό ενεχύθη μέσα στο ανώριμο ωάριο ενός δεύτερου θηλυκού και το διπλοειδές κύτταρο που προέκυψε συμπεριφέρθηκε σαν γονιμοποιημένο ωάριο όταν μεταφέρθηκε στη μήτρα ενός τρίτου θηλυκού που το κυοφόρησε. Με αυτόν τον τρόπο παρήχθησαν 210 έμβρυα και τελικώς εξ αυτών επέζησαν και γεννήθηκαν 29. Οσα ποντικάκια γεννήθηκαν ζωντανά έφθασαν υγιή ως την ενήλικη ζωή και απέκτησαν δικούς τους υγιείς απογόνους.
Σε ό,τι αφορά τώρα την περίπτωση των δύο πατεράδων, παρότι ακολουθήθηκε παρόμοια μέθοδος, τα πράγματα αποδείχθηκαν πιο πολύπλοκα. Οπως εξηγεί στο «Βήμα» ο Γουέι Λι, ερευνητής στο Εργαστήριο για τα Βλαστικά Κύτταρα και την Αναπαραγωγική Βιολογία στο Ινστιτούτο Ζωολογίας της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, εκ των κύριων συγγραφέων της μελέτης, «παρότι στα θηλυκά είδαμε ότι η απάλειψη τριών αποτυπωμένων περιοχών ήταν αρκετή ώστε να γεννηθούν υγιή μικρά από δύο μητέρες, στην περίπτωση γέννησης υγιών μικρών από δύο πατεράδες χρειάστηκε να απαλείψουμε τουλάχιστον έξι περιοχές – για την ακρίβεια, τα ποντίκια με τα λιγότερα προβλήματα, κυρίως σε ό,τι αφορούσε την εμφάνιση οιδημάτων και αναπνευστικών προβλημάτων, γεννήθηκαν μετά την απάλειψη επτά περιοχών στα απλοειδή βλαστοκύτταρα». Μετά την επεξεργασία τους τα απλοειδή βλαστοκύτταρα ενεχύθησαν μαζί με σπέρμα ενός δεύτερου αρσενικού ποντικού σε ένα ωάριο από το οποίο είχε αφαιρεθεί ο πυρήνας, και άρα και το γενετικό υλικό της μητέρας. Τα έμβρυα που προέκυψαν μεταφέρθηκαν στη μήτρα παρένθετων μητέρων και τελικώς γεννήθηκαν 12 ποντικάκια που είχαν δύο πατεράδες. Τα μικρά επέζησαν μόνο για 48 ώρες μετά τη γέννα.
Αδύναμο φύλο!
Γιατί τα πράγματα είναι τόσο δυσκολότερα όταν η αναπαραγωγή αφορά δύο αρσενικά; Ο Μπαογιάνγκ Χου, καθηγητής Βιολογίας Βλαστικών Κυττάρων και Αναγεννητικής Ιατρικής στο Ινστιτούτο Ζωολογίας της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, επίσης εκ των κύριων συγγραφέων της μελέτης, μάς απαντά ότι «η αναπαραγωγή με βάση δύο θηλυκά είναι αρκετά κοινή σε σπονδυλωτά στη φύση, όπως κάποια αμφίβια, ερπετά και ψάρια. Ωστόσο η επιτυχημένη αναπαραγωγή δύο αρσενικών είναι πολύ σπάνια και έχει εντοπιστεί μόνο σε πειραματικές συνθήκες σε ψάρια-ζέβρα (Danio rerio). Δεν μπορούμε να πούμε ότι η αναπαραγωγή μεταξύ δύο θηλυκών είναι πιο «φυσική», αλλά γεγονός είναι ότι στην περίπτωση αναπαραγωγής μεταξύ δύο αρσενικών και στα δικά μας πειράματα απαιτήθηκε η «θηλυκή συμμετοχή», μέσω της χρήσης ωοκυττάρων αλλά και μήτρας των θηλυκών ποντικιών που κυοφόρησαν τα έμβρυα των δύο πατεράδων». Ο καθηγητής Χου τονίζει όμως ότι η ερευνητική ομάδα δεν παραδίδει τα όπλα: διερευνά τώρα πώς θα προχωρήσει σε πιο στοχευμένες παρεμβάσεις στα αποτυπωμένα γονίδια των αρσενικών ώστε να επιτύχει τη γέννηση μικρών με δύο πατεράδες που θα μπορέσουν να επιβιώσουν και να αποκτήσουν δικούς τους απογόνους. Συγχρόνως ο δρ Λι μάς πληροφορεί ότι αυτή τη στιγμή η ομάδα σχεδιάζει να μεταφέρει τα επιτυχημένα ευρήματα που προέκυψαν από τη μελέτη στα θηλυκά σε μεγαλύτερα ζώα, όπως οι πίθηκοι.
Από το ποντίκι στον πίθηκο και από τον πίθηκο πού; Μήπως μια ημέρα φθάσουμε στον άνθρωπο; Ο δρ Λι δεν αποκλείει ότι στο μέλλον η τεχνική αυτή θα μπορούσε να εφαρμοστεί στους ανθρώπους – το μέλλον βέβαια είναι η λέξη-«κλειδί», αφού είναι πολλά ακόμη τα τεχνικά εμπόδια προκειμένου να πούμε ότι μια τέτοια μέθοδος θα ήταν ασφαλής για χρήση στον άνθρωπο. «Πάντως, σε ό,τι αφορά το τώρα η απάντηση είναι «όχι», η τεχνική αυτή δεν μπορεί να εφαρμοστεί στον άνθρωπο – πρέπει να λάβουμε υπόψη τους σοβαρούς κινδύνους και τη σημασία της ασφάλειας προτού διεξαχθεί οποιοδήποτε πείραμα σε ανθρώπους. Και τα μέχρι στιγμής στοιχεία δείχνουν ότι υπάρχει ιδιαίτερο θέμα κυρίως με τους απογόνους των δύο αρσενικών – εμφανίζουν σοβαρές ανωμαλίες και δεν μπορούν να επιβιώσουν. Σχετικά με την αναπαραγωγή μεταξύ δύο θηλυκών, ένα βασικό ζήτημα που πρέπει να διαλευκάνουμε είναι αν η επίδραση της απάλειψης περιοχών του DNA που επιτύχαμε στα ποντίκια μπορεί να ισχύει και σε άλλα θηλαστικά και μάλιστα πιο μεγάλα, όπως στα πρωτεύοντα είδη. Για αυτό και προχωρούμε τώρα τα… θηλυκά πειράματα στους πιθήκους».
Δύσκολες ισορροπίες
Εκτός από τα επιστημονικά ερωτήματα όμως, εγείρονται και ερωτήματα ηθικά, όπως συμβαίνει πάντα με τέτοιου είδους ευαίσθητα θέματα. Ακόμη και αν στο μέλλον η μέθοδος αποδειχθεί ασφαλής, θα έπρεπε να εφαρμοστεί σε ανθρώπους; Πρέπει να επιτρέψουμε ως κοινωνίες να γεννιούνται βιολογικά παιδιά με δύο μαμάδες ή με δύο μπαμπάδες; Θέσαμε το ερώτημα αυτό στους κινέζους ερευνητές και πρέπει να σας ενημερώσουμε ότι ήταν το μόνο που δεν απάντησαν. Από την πλευρά τους, οι ανά τον κόσμο ειδήμονες που κλήθηκαν να δώσουν τη δική τους απάντηση σε ξένα ΜΜΕ εμφανίστηκαν διχασμένοι.
Κάποιοι μίλησαν για προκλητική παραβίαση της φύσης και των κανόνων που αυτή ορίζει. Κάποιοι άλλοι όμως απάντησαν με ένα… ερώτημα: αφού η επιστήμη επιτρέπει σήμερα σε ετερόφυλα ζευγάρια που δεν μπορούν να αποκτήσουν παιδί να το καταφέρουν μέσω της εξωσωματικής γονιμοποίησης, γιατί η πρόοδος της επιστήμης να μη χαρίσει, μέσω μεθόδων σαν και αυτή των κινέζων επιστημόνων, τη δυνατότητα απόκτησης παιδιών και στα ομόφυλα ζευγάρια; Δεν είμαστε όλοι ίσοι; Οπως σας αναφέραμε ήδη από την αρχή αυτού του κειμένου, θα απαιτούνταν σελίδες επί σελίδων για να αναλυθεί ένα τέτοιο λεπτό και σοβαρό θέμα, και πάλι πιθανότατα δεν θα ήταν δυνατόν να δοθούν οριστικές απαντήσεις. Ισως δοθούν κάποτε, αλλά ας μην προτρέχουμε: ούτως ή άλλως, αυτή τη στιγμή τα ποσοστά επιτυχίας γέννησης υγιών απογόνων – και μάλιστα στα ποντίκια και όχι στους ανθρώπους – ήταν μόλις 14% ακόμη και στην καλή περίπτωση των δύο μαμάδων (διότι στην περίπτωση των δύο μπαμπάδων το αντίστοιχο ποσοστό ήταν της τάξεως μόλις του 2,5%). Προς το παρόν λοιπόν, τουλάχιστον στους ανθρώπους δεν… κόβεται το (αναπαραγωγικό) σεξ. Για να δούμε, θα ζήσουμε ποτέ εμείς (ή οι απόγονοί μας) το… no sex and the city;
«Γιατί κάναμε αυτή τη μελέτη»
Για ποιον λόγο να διεξαχθεί εξαρχής μια τέτοια μελέτη, θα αναρωτιόταν κάποιος και ευλόγως. Σύμφωνα με τα όσα μας ανέφερε ο Κι Ζου, καθηγητής Αναπαραγωγικής Μηχανικής στο Ινστιτούτο Ζωολογίας της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών και εκ των κύριων συγγραφέων της νέας μελέτης, στόχος της ερευνητικής ομάδας ήταν να απαντηθεί το ερώτημα γιατί τα θηλαστικά αναπαράγονται μόνο με τον… κλασικό τρόπο που απαιτεί τα δύο φύλα, καθώς μέσα από αυτή την απάντηση μπορούν να έλθουν στο φως άκρως πολύτιμες πληροφορίες για τα προβλήματα αναπαραγωγής αλλά και τα εμπόδια που συναντά η αναγεννητική ιατρική. «Η αναπαραγωγική και αναγεννητική ιατρική που είναι άκρως σημαντικές για την ανανέωση των ειδών αλλά και του κάθε ατόμου ξεχωριστά αποτελούν τα βασικά μας ερευνητικά ενδιαφέροντα. Το εργαστήριό μας έχει ήδη αρκετά ευρήματα επάνω σε αυτά τα δύο πεδία, τα οποία μάλιστα έχουν προκύψει από τον συνδυασμό τους: για παράδειγμα, έχουμε επιτύχει να δημιουργήσουμε ζωντανά ποντίκια με χρήση κυττάρων iPS (κύτταρα με τις ιδιότητες των πολυδύναμων βλαστικών κυττάρων τα οποία προκύπτουν μετά από τροποποίηση ενηλίκων κυττάρων) καθώς και να διαφοροποιήσουμε in vitro εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα σε απλοειδή κύτταρα που μοιάζουν με τα βλαστικά κύτταρα του σπέρματος. Παρότι στα ζώα υπάρχουν τρεις διαφορετικοί τρόποι αναπαραγωγής – η ασεξουαλική (αγενής) αναπαραγωγή, η μονογονική αναπαραγωγή και η αμφιγονική αναπαραγωγή –, τα θηλαστικά μπορούν να αναπαραχθούν μόνο μέσω αμφιγονικής αναπαραγωγής, εκείνης δηλαδή που απαιτεί τα δύο φύλα. Για ποιον λόγο συμβαίνει αυτό, ήταν το ερώτημα που μας απασχόλησε. Πρόσφατα καταφέραμε να παραγάγουμε τα απλοειδή εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα από γαμέτες ποντικών και αρουραίων, τα οποία μας παρείχαν νέες πλατφόρμες τόσο για γενετικό έλεγχο όσο και για τη δημιουργία ζώων. Ετσι αποφασίσαμε να χρησιμοποιήσουμε τα απλοειδή βλαστοκύτταρα για να απαντήσουμε στο ερώτημα σχετικά με την ανάγκη αμφιγονικής αναπαραγωγής στα θηλαστικά».
Οι προηγούμενες προσπάθειες
– Το πρώτο θηλαστικό με δύο μητέρες ήταν η Καγκούγια, ένα ποντικάκι που γεννήθηκε μέσα σε εργαστήριο του Γεωργικού Πανεπιστημίου του Τόκιο και «φιγουράρισε» το 2004 στην επιθεώρηση «Nature». Και στη συγκεκριμένη περίπτωση, οι ιάπωνες «πατέρες» της Καγκούγια είχαν εντοπίσει ότι το πρόβλημα για τη γέννηση υγιών θηλαστικών από γονείς του ίδιου φύλου επικεντρώνεται στη γενωμική αποτύπωση. Ετσι προσπάθησαν να δημιουργήσουν ένα σετ χρωμοσωμάτων που προέρχονταν από ωάριο ώστε να μοιάζουν όσο περισσότερο γίνεται με εκείνα του σπερματοζωαρίου. Συνέλεξαν DNA από ανώριμα ωοκύτταρα τα οποία πίστευαν ότι θα φέρουν λιγότερα μητρικά «αποτυπώματα». Χρησιμοποίησαν μάλιστα ανώριμα ωοκύτταρα που έφεραν μια μετάλλαξη η οποία αποσιωπά ένα γονίδιο που παίζει ρόλο-κλειδί στη γενωμική αποτύπωση. Στη συνέχεια μετέφεραν το γενετικό υλικό που ήταν θηλυκό αλλά έμοιαζε κατά το δυνατόν με αρσενικό σε ένα ώριμο ωοκύτταρο που διέθετε το δικό του κανονικό… θηλυκό σετ χρωμοσωμάτων. Τέλος, έγινε μεταφορά του «ολοκληρωμένου» γενετικού υλικού σε ένα ωάριο από το οποίο είχε αφαιρεθεί ο πυρήνας, το οποίο και ωθήθηκε με χρήση των κατάλληλων χημικών παραγόντων σε διαίρεση. Με αυτή τη μέθοδο γεννήθηκε τελικώς η Καγκούγια, η οποία, σύμφωνα με τους δημιουργούς της, κατάφερε να γεννήσει υγιή μικρά.
– Το 2010 ερευνητές του Κέντρου για τον Καρκίνο M.D. Anderson στο Τέξας ανέφεραν με δημοσίευσή τους στην επιθεώρηση «Biology of Reproduction» ότι πέτυχαν να δημιουργήσουν αρσενικά και θηλυκά ποντίκια με δύο πατεράδες. Στη συγκεκριμένη περίπτωση οι επιστήμονες εργάστηκαν με κύτταρα iPS, τα οποία προέκυψαν μετά από γενετική τροποποίηση ινοβλαστών ενός αρσενικού εμβρύου ποντικού. Περίπου το 1% των αποικιών αυτών των κυττάρων που προέρχονταν από την κυτταρική γραμμή ΧΥ έχασαν με αυθόρμητο τρόπο το χρωμόσωμα Υ, με αποτέλεσμα να προκύψουν κύτταρα ΧΟ. Τα κύτταρα ΧΟ εγχύθηκαν σε βλαστοκύστες (γονιμοποιημένα ωάρια στο στάδιο των 5-6 ημερών) που είχαν προέλθει από θηλυκά ποντίκια και οι βλαστοκύστες αυτές μεταφέρθηκαν στη μήτρα άλλων θηλυκών, τα οποία τελικώς γέννησαν θηλυκές χίμαιρες ΧΟ/ΧΧ. Οι χίμαιρες διέθεταν ένα Χ χρωμόσωμα από τον αρχικό ινοβλάστη του αρσενικού δότη. Οι θηλυκές χίμαιρες ζευγάρωσαν με φυσιολογικά αρσενικά ποντίκια και ορισμένοι από τους απογόνους που γεννήθηκαν ήταν αρσενικά και θηλυκά ποντίκια, στα οποία είχαν συμβάλει γενετικώς δύο αρσενικά.
– Κατά κοινή ομολογία των ειδημόνων οι κινέζοι ερευνητές πήγαν την έρευνα του συγκεκριμένου πεδίου αρκετά βήματα πιο πέρα. Την έκαναν πολύ πιο εκλεπτυσμένη μέσω της χρήσης των απλοειδών βλαστικών κυττάρων ενώ συγχρόνως για πρώτη φορά οι υγιείς απόγονοι των δύο μαμάδων απέκτησαν τους δικούς τους υγιείς απογόνους. Για να δούμε τι μας επιφυλάσσει το μέλλον των (μονο)φύλων στην αναπαραγωγή…
