Αλλαγή φύλου: Γενετική παρέμβαση μετέτρεψε αρσενικά πειραματόζωα σε θηλυκά

Για πρώτη φορά ερευνητές κατάφεραν να αντιστρέψουν το φύλο ποντικών όταν ακόμα ήταν έμβρυα, ένα επίτευγμα που αποκαλύπτει ότι ο καθορισμός του φύλου στα θηλαστικά είναι πιο περίπλοκος από ό,τι φανταζόμασταν.

Η μελέτη που δημοσιεύεται στo Nature Communications δείχνει πως η διαγραφή ενός σχετικά μικρού τμήματος DNA είναι αρκετή για να κάνει ποντίκια με αρσενικά γονίδια να γεννηθούν ως θηλυκά.

«Δεν περιμέναμε ότι τα αποτελέσματα θα ήταν τόσο εντυπωσιακά» σχολίασε στο LiveScience.com ο Ραφαέλ Χιμένεθ του Πανεπιστημίου της Γρανάδας στην Ισπανία, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Η διαδικασία του φυλοκαθορισμού στα θηλαστικά βασίζεται σε μια λεπτή ισορροπία ανάμεσα σε γονίδια με αντίρροπες δυνάμεις –μια ομάδα γονιδίων δίνει σήμα για την ανάπτυξη των αρσενικών χαρακτηριστικών όπως οι όρχεις, ενώ μια άλλη δίνει θηλυκά χαρακτηριστικά όπως οι ωοθήκες.

«Στα πολύ αρχικά στάδια της [εμβρυακής] ανάπτυξης, όλα τα θηλαστικά έχουν το δυναμικό να γίνουν αρσενικά ή θηλυκά» επισήμανε ο Φρανσίσκο Μπαριονουέβο, καθηγητής Γενετικής στο Πανεπιστήμιο της Γρανάδας.

To ανδρικό χρωμόσωμ Υ, δεξιά, είναι πολύ μικρότερο από το X (Melissa Wilson / NIH)

Junk DNA

Στα αρσενικά έμβρυα, το γονίδιο Sry, το οποίο υπάρχει αποκλειστικά στο ανδρικό χρωμόσωμα Υ, δίνει εντολή για την έναρξη μιας σύνθετης διαδικασίας που οδηγεί τελικά στον σχηματισμό των όρχεων. Χωρίς το Sry, το έμβρυο αναπτύσσεται ως θηλυκό.

Η νέα μελέτη εξετάζει αλληλουχίες του λεγόμενου junk DNA, περιοχές του γονιδιώματος που δεν κωδικοποιούν πρωτεΐνες και παλαιότερα θεωρούνταν «άχρηστες» για την ανθρώπινη βιολογία.

Συγκεκριμένα, οι ερευνητές εστίασαν σε έξι αλληλουχίες από τις οποίες παράγονται μικρά μόρια RNA, γνωστά ως microRNA, τα οποία συνδέονται στο DNA και ρυθμίζουν τη δραστηριότητα γονιδίων που εμπλέκονται στον φυλοκαθορισμό.

Οι γενετικές αλληλουχίες που δίνουν τα έξι συγκεκριμένα mRNA απαλείφθηκαν σε θηλυκά έμβρυα με φυλετικά χρωμοσώματα ΧΧ και σε αρσενικά έμβρυα με χρωμοσώματα ΧΥ.

H παρέμβαση δεν είχε συνέπειες για τα θηλυκά έμβρυα, αναφέρουν οι ερευνητές. Στα αρσενικά όμως παρατηρήθηκε αλλαγή φύλου με ανάπτυξη ωοθηκών.

Όπως έδειξαν οι αναλύσεις, στα γενετικά τροποποιημένα έμβρυα ΧΥ η απαλοιφή των mRNA οδήγησε σε καθυστέρηση της ενεργοποίησης του γονιδίου Sry κατά 12 ώρες. Αν και το χρονικό διάστημα ακούγεται μικρό, ήταν αρκετό για να εμποδίσει την παραγωγή μιας άλλης πρωτεΐνης που απαιτείται για τον σχηματισμό όρχεων.

Τα ευρήματα «προσθέτουν ένα ακόμα κομμάτι στο παζλ της όλης διαδικασίας [φυλοκαθορισμού] στα θηλαστικά» σχολίασε ο γενετιστής Σερτζ Νεφ του Πανεπιστημίου της Γενεύης, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.

Τα ευρήματα είναι σχεδόν σίγουρο ότι ισχύουν και στον άνθρωπο, καθώς τα έξι συγκεκριμένα microRNA υπάρχουν σε όλα τα σπονδυλωτά ζώα από την εμφάνισή τους πριν από περίπου 500 εκατ. χρόνια.