Konsorcjum BioRescue ogłasza wielki przełom: stworzenie pierwotnych komórek przypominających komórki rozrodcze (PGCLS) z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych nosorożca białego północnego nosorożec Nabire. Ten kamień milowy był prowadzony przez specjalistów z Uniwersytetu w Osace w Japonii i nigdy wcześniej nie został osiągnięty u dużych ssaków. Teraz pozostaje jeszcze jeden krok do opanowania w produkcji sztucznych gamet nosorożca (komórki jajowe i plemniki) z zachowanej tkanki. Jeśli się powiedzie, zwiększy to dostępność i różnorodność genetyczną zarodków i stanie się kamieniem węgielnym dla ratowania nosorożca białego północnego. Naukowcy opisują systemy hodowlane i procesy indukcji PGCLC z komórek macierzystych w nowo opublikowanym artykule w czasopiśmie Science Advances.
Trzydziestotrzyletnia Najin i jej córka Fatu to ostatnie żyjące białe nosorożce północne na planecie. Bez możliwości naturalnego rozmnażania, przy zaledwie dwóch samicach tego gatunku, jedyną nadzieją dla nosorożca białego północnego są zaawansowane technologie wspomaganego rozrodu. Naukowcy z konsorcjum BioRescue wyprodukowali już zarodki nosorożca białego północnego poprzez zapłodnienie in vitro oocytów nasieniem. Przeznaczeniem zarodków jest noszenie ich przez zastępcze matki nosorożca białego z południa. Kluczowe znaczenie dla produkcji zarodka ma dostępność oocytów (komórek jajowych) i plemników. Samica Fatu jest jedynym dawcą pozostałych naturalnych oocytów, a zamrożone nasienie jest dostępne dla programu tylko od czterech samców — a niektóre z tych samców są blisko spokrewnione z Fatu. Dzięki technikom związanym z komórkami macierzystymi (SCAT) naukowcy BioRescue dążą do przezwyciężenia tego wąskiego gardła: przy użyciu przechowywanej i zakonserwowanej tkanki skóry nosorożca powinno być zasadniczo możliwe tworzenie indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPCS), pierwotnych komórek rozrodczych i wreszcie sztucznych gamet. Mogłoby to zwiększyć liczbę osobników w grupie założycielskiej przyszłej populacji do 12 i pozwolić na produkcję oocytów w znacznie większych ilościach. Według ich najnowszego artykułu opublikowanego w czasopiśmie „Science Advances”, zespół z powodzeniem wyhodował pierwotne komórki rozrodcze (PGC) – prekursory komórek jajowych i plemników – z embrionalnych komórek macierzystych (ESC) i indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych ( iPSC).
W organizmach rozmnażających się płciowo, takich jak ludzie, nosorożce lub myszy, pierwotny zarodek W organizmach rozmnażających się płciowo, takich jak ludzie, nosorożce lub myszy, pierwotne komórki rozrodcze (PGC) są zarodkowymi prekursorami plemników i komórek jajowych, które przekazują informacje genetyczne i epigenetyczne z pokolenia na pokolenie Następny. Aby mogły powstać z komórek macierzystych, potrzebują bardzo specyficznego środowiska, w którym sygnały z hormonów lub białek uruchamiają wymaganą przemianę morfologiczną i funkcjonalną. Obejmuje to również migrację komórek w ciele (migracja PGC). Po raz pierwszy u dużych ssaków naukowcom BioRescue Masafumi Hayashi i Katsuhiko Hayashi oraz ich zespołowi z Uniwersytetu w Osace udało się stworzyć takie środowisko w systemie hodowlanym. Stworzyli systemy hodowlane dla nosorożca białego południowego, dla którego dostępne są embrionalne komórki macierzyste, oraz nosorożca białego północnego, dla którego wykorzystali indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste pochodzące z próbek tkanek. Aby odnieść sukces, musieli zidentyfikować sygnały, które musiały zostać wprowadzone do systemu w określonych punktach czasowych oraz kolejność, w jakiej powinny inicjować rozwój PGCLC.
Naukowcy polegali na wiedzy z modelu mysiego: w 2016 r. Katsuhiko Hayashi i jego zespół zdołali stworzyć pierwotne komórki przypominające komórki rozrodcze, a ostatecznie komórki rozrodcze z myszy, które zostały zapłodnione w laboratorium i dały narodziny zdrowego potomstwa. W przypadku nosorożców białych Hayashi ściśle współpracuje w ramach BioRescue z Platformą Pluripotencjalnych Komórek Macierzystych Sebastiana Diecke w Max Delbrück Center oraz z ekspertami ds. Galli z Avantea.
Dzięki wielokrotnemu udoskonalaniu zespół BioRescue wyprodukował PGCLC z północnego białego nosorożca Nabire w określonych warunkach. Ponieważ PGC są populacją założycieli gamet, to osiągnięcie toruje drogę do produkcji funkcjonalnych gamet z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych północnych białych nosorożców, co przyczyni się do wysiłków zmierzających do cofnięcia ich wyginięcia. Gdy tylko tworzenie sztucznych gamet zakończy się sukcesem, plan ten łączy się z procedurami, które BioRescue przeprowadza z naturalnymi gametami: Podobnie jak w przypadku oocytów uzyskanych z Fatu i plemników rozmrożonych z zamrożonych próbek, sztucznie stworzone komórki jajowe i plemniki zostaną zapłodnione in vitro w laboratorium. Powstałe w ten sposób zarodki byłyby bezpiecznie przechowywane w ciekłym azocie do czasu, aż będzie możliwy transfer do matki zastępczej.
Zarodkowe komórki macierzyste nosorożca białego południowego, które były wykorzystywane w Japonii, pochodzą z laboratorium Avantea w Cremonie we Włoszech, gdzie zostały wyhodowane przez zespół Cesare Galli. Tymczasem nowo otrzymane PGC nosorożca białego północnego pochodzą z komórek skóry ciotki Fatu Nabire, która zmarła w 2015 r. w Safari Park Dvůr Králové w Czechach. Zespół Sebastiana Diecke z Max Delbrück Center był odpowiedzialny za przekształcenie ich w indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste.
Wszystkim procedurom BioRescue towarzyszą etyczne oceny ryzyka, przeprowadzane pod kierunkiem Laboratorium Etyki Medycyny Weterynaryjnej, Ochrony i Dobrostanu Zwierząt na Uniwersytecie w Padwie we Włoszech.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research (IZW). Uwaga: treść może być edytowana pod kątem stylu i długości.