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Während der Rest der Welt über die Ethik von Designer-Babys debattiert, hat ein Team der University of Massachusetts Medical School (UMass) gezeigt, dass wir CRISPR möglicherweise nicht benötigen, um die Gene zukünftiger Generationen zu verändern. Ihre Zeitung wurde diese Woche in der Zeitschrift veröffentlicht Entwicklungszelle, zeigt, dass Dinge wie Ernährung und Stress einige entscheidende Faktoren beeinflussen können genetisch Komponenten von Spermien, und dass diese winzigen Veränderungen echte Auswirkungen auf die Entwicklung von Babys haben.
Auf dieselbe Weise enthalten Raketen für den Weltraum "Nutzlasten" wie Satelliten oder Astronauten, die gegen riesige Urinkugeln kämpfen. Spermien sind auch wie kleine Raketen, die ihre eigene Ladung enthalten: "kleine RNAs". Diese Studie ergab, dass nicht nur RNA-Sequenzen spielen eine entscheidende Rolle dabei, wie Gene in der menschlichen Entwicklung frühzeitig zum Ausdruck kommen, sie können jedoch auch durch den Lebensstil der Väter radikal verändert werden. Dinge wie Ernährung und insbesondere Stress können die Zusammensetzung dieser wichtigen RNA-Ladung verändern und zu beobachtbaren Veränderungen bei den Nachkommen führen, sagt der Forscher Colin Conine vom Rando Lab der UMass Medical School.
"Labors auf der ganzen Welt waren in der Lage, Veränderungen in der Lebensweise ihres Vaters mit Änderungen in der RNA der Spermien zu verknüpfen, was dann zu Phänotypen bei den Nachkommen führt", erzählt Conine Inverse „Unsere Studie war eine der ersten, die wirklich untersucht hat, wie sich kleine RNAs auf die frühe Entwicklung auswirken. Wir wollten fragen, was sind die ersten Schritte, die zu diesen Phänotypen führen?"
Zu diesem Zweck entwickelten die Forscher ein Experiment, in dem sie testeten, wie Spermien aus verschiedenen Bereichen der Mäusehoden die Genexpression in einigen Petrischalenembryonen beeinflussten. Sperma aus dem Caput (lateinisch für „Kopf“) oder der Oberseite des Hodens enthält tatsächlich verschiedene Arten von RNA, die das Sperma aus dem Cauda (lateinisch für „Schwanz“) oder aus dem unteren Teil des Hodens sammelt, wo es geduldig wartet ein Reservoir zum Ejakulieren. Seltsamerweise war dies ein guter Weg, um zu testen, wie Veränderungen des Lebensstils die Interaktion von Spermien mit Embryonen tatsächlich verändern können, da die Forscher damit untersuchen konnten, wie sich Unterschiede in der RNA (wie etwa durch Ernährung oder Stress) auf die Entwicklung von Embryonen auswirken können.
Die Injektion dieser verschiedenen Spermatypen in die Embryonen führte zu seltsamen Ergebnissen.Als sie das Caput-Sperma in die Embryonen injizierten, überexprimierten sie bestimmte Gene und in einigen Fällen scheiterten sie, was das Team als „tödlichen Phänotyp“ bezeichnete. Vor allem konnten sie jedoch beweisen, dass RNAs in Spermien vorhanden sind wichtig für die Entwicklung von Embryonen, indem sie einen umgekehrten Effekt zeigt. Conine sagt, dass sie es konnten sparen Einige dieser Menschen waren zum Scheitern verurteilt, indem ihnen RNAs aus dem Cauda-Teil des Hodens injiziert wurden, die gesunde, reife Spermien enthielten.
"Es scheint, als könnten die kleinen RNAs im Sperma die Genexpression im Embryo regulieren", sagt er. "Aber es ist ziemlich klar, dass wir diese Änderungen in der Genexpression retten können, indem wir die RNAs zurückgeben, von denen wir wissen, dass sie normalerweise während der Spermienreifung gewonnen werden."
Diese Ergebnisse zeigen eine Art von Ursache und Wirkung, obwohl Conine sich immer noch nicht sicher ist, wie sich diese Befehlskette tatsächlich im Detail entwickelt. Lebensaspekte, wie Stress oder Ernährung, verändern das Niveau spezifischer RNA-Typen in Spermien. Diese RNAs werden dann von Spermien an den Embryo abgegeben. Diese Studie hat gezeigt, dass dies in der Zukunft zu merkwürdigen Genexpressionsmustern führen kann. Der wichtige Einstieg ist, dass Änderungen in der RNA des Vaters höchstwahrscheinlich zu einer Veränderung des Embryos führen werden.
Zu diesem Zeitpunkt wissen wir nicht, ob diese neuen Genexpressionsmuster notwendigerweise schlecht sind, sagt Conine, aber sie werden sich definitiv unterscheiden. Es kann Jahre dauern, bis wir wirklich verstehen, was die wirklichen Veränderungen beim Menschen sein werden, der aus Embryonen mit seltsamen RNA-Sequenzen besteht. Aber Studien wie diese sind ein Anfang.
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