USD -
4.0559
EUR -
4.3309
GBP -
5.0589
DKK -
0.5805
Chociaż na pierwszy rzut oka stwierdzenie to może brzmieć absurdalnie, kryje się za nim całkiem dobrze przemyślany pomysł. Byki u których produkcja własnych plemników została zablokowana za pomocą inżynierii genetycznej, po wszczepieniu komórek macierzystych innego samca, produkować mogą nasienie identyczne z tym wytwarzanym przez dawcę. Ojcem potomstwa uzyskanego przy użyciu nasienia będzie zatem dawca komórek macierzystych.
Na co komu zastępczy reproduktor?
Ideą techniki, nad którą pracują obecnie naukowcy jest wykorzystywanie dawców zdecydowanie cenniejszych pod względem cech hodowlanych niż potencjalni zastępczy reproduktorzy. „Super samce” posiadające takie cechy, jak odporność na pewne choroby lub wytrzymałość na wysokie temperatury i inne niekorzystne warunki atmosferyczne będą mogły w znacznie szybszym tempie i na większą skalę niż obecnie przekazywać potomstwu swoje geny. Wielu „zastępczych ojców” produkować będzie mogło bowiem nasienie jednego cennego osobnika. Technika sztucznej inseminacji bardzo usprawniła selekcję hodowlaną i reprodukcję zwierząt, nie sprawdziła się jednak w każdych warunkach i dla wszystkich gatunków zwierząt. W Stanach Zjednoczonych dzięki upowszechnieniu stosowania sztucznej inseminacji za pomocą nasienia pobranego od byków o wyjątkowo korzystnych cechach w ciągu ostatnich 70 lat uzyskano zwierzęta produkujące cztery razy więcej mleka. W przypadku bydła mięsnego napotkano jednak na znaczne problemy z wprowadzeniem tej techniki usprawniającej rozród. Bydło mięsne jest tam najczęściej utrzymywane w stadach na dużych pastwiskach, po których mogą swobodnie się poruszać. Bardzo utrudnia to wykrywanie rui u samic czy wprowadzanie hormonalnej regulacji cyklu w stadzie i przeprowadzanie zabiegu inseminacji we właściwym czasie. Zastosowanie reproduktorów wytwarzających nasienie cennego byka mogłoby ułatwić przekazywanie cennych genów w takich stadach.
Czy będą to zwierzęta modyfikowane genetycznie?
Zastępczy reproduktorzy – samce wybrane do produkowania nasienia innych byków – będą musieli w pierwszej kolejności zostać pozbawieni możliwości wytarzania własnych komórek rozrodczych. Konieczne do tego będzie wyłączenie działania ich niektórych genów za pomocą narzędzi inżynierii genetycznej. Będą to więc zwierzęta modyfikowane genetycznie – pozbawione możliwości przekazywania swoich cech, a pod każdym innym względem normalne. Wszczepiona im zostanie pobrana z jąder dawcy „superojca” tkanka zawierająca komórki macierzyste, nieustannie wytwarzająca nowe plemniki. To dzięki niej zastępczy reproduktor będzie produkował nasienie należące do innego samca. Oznacza to, że plemniki od niego uzyskiwane i potomstwo które dzięki nim przyjdzie na świat nie będzie modyfikowane genetycznie. Łatwo jednak zrozumieć, że kwestia ta będzie bardzo skomplikowana do wytłumaczenia konsumentom produktów zwierzęcych, bardzo często uczulonym na słowo „GMO” i wszystko co się z nim kojarzy.
Świnie, kury i zagrożone gatunki zwierząt
Sztuczna inseminacja często generuje problemy. Na przykład w przypadku trzody chlewnej plemniki bardzo często nie przeżywają warunków przechowywania. Badacze uważają, że poza bydłem mięsnym to właśnie świnie domowe oraz drób mogą dużo zyskać dzięki technice, nad którą obecnie pracują. Z pewnością znajdzie ona również zastosowanie w przypadku innych gatunków zwierząt, zwłaszcza tych u których sztuczna inseminacja sprawia wiele trudności. Zresztą nie tylko tych gospodarskich. Produkcja materiału rozrodczego na większą skalę pomoże w ochronie ginących gatunków, takich jak wiele ptaków, których nasienie jest bardzo trudne do przechowywania.
Problematyczne knury
Naukowcom w eksperymentach na trzodzie chlewnej jak dotąd udało się uzyskać knury z modyfikacją genetyczną, która pozbawiła ich płodności. U potencjalnych zastępczych reproduktorów przy zastosowaniu narzędzia do szybkiej edycji genów wyłączono działanie genu o nazwie NANOS2. Zwierzęta, u których przestał on funkcjonować nie były zdolne do produkcji własnych plemników. Żadna inna cecha ich organizmu nie uległa zmianie, dzięki czemu stanowiły potencjalnie idealny materiał do uzyskania zastępczych ojców. Dalsze etapy procesu przyniosły jednak więcej wyzwań. Tkankę z komórkami macierzystymi udało się wszczepić zwierzętom. Przyjęła się i rozpoczęła produkcję plemników – okazało się jednak, że komórek rozrodczych było znacznie mniej niż w nasieniu naturalnie uzyskiwanym od knurów. Z pewnością konieczne są dalsze próby w celu uzyskania zwierząt produkujących w pełni użyteczny materiał. Zdaniem naukowców w kolejnych badaniach warto zastosować młodszych zastępczych reproduktorów. Możliwe że będą produkować znacznie więcej plemników. O wiele sprawniej udało się uzyskać zastępczych ojców produkujących nasienie innych samców u myszy. Były one tak samo płodne co zwierzęta niepoddane eksperymentowi. U dużych zwierząt gospodarskich nie jest to jednak takie proste.
Kurze supermatki
Inna grupa badaczy skupiła swoje wysiłki na rozrodzie kur domowych. Podeszła do pomysłu z trochę innej strony, postanawiając uzyskać kury które produkują komórki jajowe innych samic. Przy zastosowaniu odpowiednich technik wyłączyła działanie genu DDX4, uzyskując bezpłodne zarodki kurze. Do rozwijających się embrionów wszczepiła komórki macierzyste pobrane od innej samicy. Brzmi to skomplikowanie, jednak jak sami naukowcy przyznają, jest w praktyce wyjątkowo proste. Wszystko co trzeba zrobić, to wykonać niewielki otwór w skorupce jaja i wstrzyknąć komórki do naczyń krwionośnych rozwijającego się ptaka. Z tego i wielu innych powodów, takich jak łatwy dostęp badaczy do zarodków kurzych, drób jest preferowanym zwierzęciem w badaniach z zastosowaniem inżynierii genetycznej. W efekcie wszepienia komórek macierzystych uzyskano kury przekazujące potomstwu cechy „supermatki”. Naukowcy są w trakcie weryfikowania, czy kurczaki uzyskane ze złożonych przez zastępcze kurze matki jajek faktycznie pochodzą z przeszczepionych komórek. Jeśli technika okaże się skuteczna, mają nadzieję zastosować ją do zwiększenia liczebności populacji rzadkich ras kur. Niektóre z zagrożonych wyginięciem ras drobiu charakteryzują się bardzo wartościowymi cechami - przykładowo te hodowane w takich afrykańskich państwach jak Etiopia i Ghana, doskonale zaadaptowane do lokalnych, trudnych warunków.
Już za 5 lat w gospodarstwach?
Zdaniem badaczy pracujących nad techniką, znajdzie ona zastosowanie w gospodarstwach już za pięć lat. Nie wiadomo jednak jak zostanie ona odebrana przez opinię publiczną i jak odniosą się do niej prawne regulacje.
Na podstawie:
Ledford, H. "Bull'super dads' are being engineered to produce sperm from another father." Nature 567 (2019): 292.
Park, Ki-Eun, et al. "Generation of germline ablated male pigs by CRISPR/Cas9 editing of the NANOS2 gene." Scientific Reports 7 (2017): 40176.
Taylor, Lorna, et al. "Efficient TALEN-mediated gene targeting of chicken primordial germ cells." Development 144 (2017): 928-934.
