La generació de ratolins bi-paternals a través de la modificació de gens imprintats

Biologia reproductiva: Ki Zhi-kun, del Grup de Cèl·lules Totipotencials i Regulació del Cicle Cel·lular de l’Institut de Zoologia de l’Acadèmia Xinesa de Ciències, és el primer autor d’un article aparegut avui a la revista Cell Stem Cell en el que expliquen com han aconseguit la generació de ratolins bi-paternals a través de la modificació directa de gens imprintats. Aquests ratolins bi-paternals, en el sentit que són fills biològics de dos ratolins mascles, poden arribar a l’edat adulta gràcies a una sèrie de modificacions genètiques introduïdes en cèl·lules troncals embrionàries. La creació d’una placenta bi-paternals funcional és possible gràcies a la modificació del clúster de microARNs Sfmbt2. Els ratolins amb 20 modificacions de loci assoleixen una eficiència de clonació superior.

Li et al. han aconseguit, mitjançant modificacions genètiques, que cèl·lules totipotencials embrionàries derivades d’espermatozoides condueixin a la generació de ratolins adults bi-paternals, és a dir amb dos pares biològics de sexe masculí

La impronta genètica

La informació genètica queda imprintada d’acord amb el context en el que s’ha transmès la molècula d’ADN. Les anormalitats d’impronta suposen un repte en les aplicacions de les cèl·lules troncals embrionàries, de les cèl·lules troncals de pluripotència induïda i en la clonació d’animals.

Li et al. mostren com es pot actuar sobre aquesta impronta a través de l’establiment d’un patró nou. Els defectes severs d’impronta que pateixen embrions bi-paternals de ratolí són tractats amb mutacions de canvi de pauta de lectura, delecions gèniques i edicions regulatòries sobre 20 loci cabdals. Així, embrions que altrament no serien viables, poden conduir al desenvolupament d’animals adults complets. Ara bé, aquests animals adults tenen una taxa de supervivència relativament baixa.

Els resultats de Li et al corroboren que són les anormalitats d’impronta les que forneixen la principal barrera a la reproducció unisexual en mamífers.

L’estratègia seguida per Li et al. pot inspirar la recerca en cèl·lules troncals embrionàries i en clonació d’animals, amb vistes a aconseguir avenços en la medicina regenerativa.

Fa uns anys, hom aconseguí la reproducció bi-maternal en ratolins a través de modificacions en loci associats a regions metilades diferencialment en òvuls i espermatozoides, com són lgf2-H19, Dlk-Dio3 i Rasgrf1. D’aquesta manera hom podia aconseguir individus nous a partir de cèl·lules troncals embrionàries haploides derivades d’oòcits.

Aconseguir ratolins bi-paternals és un repte força més complex. La modificació de les set regions improntades associades a la letalitat d’embrions bi-paternals per disomia uniparental paternal conduïa a embrions que mantenien encara anormalitats fins el punt de continuar ésser inviables. Ampliant les modificacions genètiques a un total de 20, incloent-hi mutacions de canvi de pauta de lectura, delecions gèniques i edicions en regions reguladores, ha estat possible la generació d’animals plenament adults bi-paternals a través d’un procés de complementació de cèl·lules troncals embrionària, injecció nuclear de cèl·lula haploide i transferència nuclear de cèl·lula somàtica.

A partir d’espermatozoides, generaven cèl·lules troncals embrionàries haploides, les modificaven, i les co-injectaven amb esperma dins d’oòcits enucleats. Així es generaven cèl·lules troncals embrionàries bi-paternals diploides.

Els ratolins bipaternals 18KO tenen una menor supervivència que els ratolins WT, però els que ho fa tenen un aspecte semblant.

Lligams:

- Adult bi-paternal offspring generated through direct modification of imprinted genes in mammals. Zhi-kun Li, Li-bin Wang, Le-yun Wang, Xue-han Sun, Ze-hui Ren, Si-nan Ma, Yu-long Zhao, Chao Liu, Gui-hai Feng, Tao Liu, Tian-shi Pan, Qing-tong Shan, Kai Xu, Guan-zheng Luo, Qi Zhou, Wei Li. Cell Stem Cell (2025).