Az Alexander Travis laboratóriumában lévő kavargó, yipping kölykök nem tűnnek orvosi csodának. De ezek a szőrös csodák az első kutyák, amelyek in vitro megtermékenyítés útján születtek. Ez a folyamat több mint 30 évet vesz igénybe a kutyák kifejlesztésekor.
kapcsolodo tartalom
- A kutyák utánozzák egymás kifejezéseit is
- Hogyan készítsd elő az üdvözlőlapod, hogy a legjobb a showban?
- A macskák mellrákot is kapnak, és rengeteget tanulhatunk belőle
- Még a kisgyermekek ismerik el a kiskutyák és cica kiváló ravaszságát
Az in vitro megtermékenyítés (IVF) egy petesejt spermával történő megtermékenyítésének folyamata laboratóriumban. Az 1970-es évek óta sikeresen csináljuk embereken és néhány más állaton, ám a tudósok nehezen tudták kitalálni, hogyan működik ez a kutyák számára. Ez a módszer segíthet a vadon élő veszélyeztetett kutyafajok megmentésében, és a génszerkesztő technikákkal kombinálva akár a házi fajták egészségesebbé tételét is segítheti.
"Az emberek az IVF feltalálása óta dolgoznak ezen", mondja Travis, a Cornell Egyetem reproduktív biológusa. "Senki sem haladt előre az IVF-rel a kutyában. Ez az első siker."
A baj részben az volt, hogy a biológusok a hiányos tudományon alapuló kísérleteket végeztek, nevezetesen egy 1978-ban a Gamete Research folyóiratban megjelent cikk, amely szerint a magnézium lelassította a spermiumot.
A kutya sperma hasonló az emberi spermiumhoz, ám az emberi verziótól eltérően a kutya sperma nem kész azonnal tojást megtermékenyíteni. Ennek oka az, hogy a kutya spermájának koleszterinbevonattal van ellátva, amely lefedi a fejét, ahol a DNS-információkat tárolják. Amikor a sperma egy nőstény kutya méhén áthalad, a vegyi anyagok, beleértve a magnéziumot, lebontják a bevonatot. Ha a bevonat sértetlen marad, a sperma DNS-je nem képes megtermékenyíteni a petesejét.
Ugyanez a vegyszerfürdő azt mondja a spermának, hogy csavarogjon a farkán, amely úgy működik, mint egy légcsavar, segítve a petesejtbe való bedugódást, és így a DNS elhelyezését. A magnéziummal a sperma gyorsabban úszhat és könnyebben behatolhat a tojásba.
Az in vitro megtermékenyítés során a sperma egy kémcsőben található, nem pedig méhben, tehát a tudósoknak újra kellett létrehozniuk a kémiai fürdőt a kutya testében. De egyetlen tudós sem gondolta, hogy magában foglalja a magnéziumot az 1978-as papír miatt. Enélkül a kutya spermáját tojás mellé teheti, és semmi sem történik.
"Miért nem magnézium? Mindenki ezt a közeget használja kérdés nélkül, és az 1970-es években találta ki" - mondja tanulmányának a cikk vezető szerzője, Jennifer Nagashima, a Travis laboratóriumi reproduktív biológusa és a Smithsonian Közös Graduate Training Program tagja. Védelmi Biológiai Intézet és Cornell Atkinson fenntartható jövő központja.
"Visszamentünk és megnéztük" - mondja Nagashima. "Ez határozottan egy élettan - most mindent megkérdőjelezem."
A hét kölyök közül kettő egy beag anya és egy cocker spániel apától származik, öt pedig beag apák és anyák párosából származik. (Mike Caroll, a Cornell Egyetemi Állatorvosi Főiskola) A korábbi kutatók az emberi IVF-folyamatra is támaszkodtak a kutyafolyamat megtervezésekor, de szaporodási rendszereinkben vannak olyan jelentős különbségek, amelyeket nem vettünk figyelembe. Az emberek havonta egyszer ovulálnak - ami azt jelenti, hogy a petefészkek olyan petesejtet bocsátanak ki, amely készen áll a megtermékenyítésre. De a kutyák évente csak egyszer vagy kétszer ovulálnak, és tojásuk nem azonnal életképes.
Az emberi test ütemtervére támaszkodva a kutyákkal való együttműködésre a tudósok túl korán távolították el a nőstény kutyáit. Ehelyett a csapat úgy találta, hogy a kutyák tojásainak egy ideig ülniük kell petesejtjeikben (emberben petevezetékekben), mielőtt készen állnak az IVF-re.
Amikor Nagashima és munkatársai közvetlenül az ovuláció után távolították el a petesejteket, egyik petesejt sem megtermékenyült. De amikor négy napot vártak, a petesejtek 80% -a megtermékenyült, a csapat ezen a héten számol be a PLOS ONE-ban .
Miután eltávolították a tojásokat a kutya méhéből, a tudósok tenyészetbe helyezték őket a spermával és körülbelül 48 órát vártak, amíg a keverék új sejteket hoz létre, ami azt jelenti, hogy úton van a kutya magzatához. Ezeket a sejteket ezután eltávolítottuk a Petri-csészéből, fagyasztottuk és később egy szubsztitúciós kutyába implantáltuk.
A 19 megtermékenyített embrióból hét apró beagle-mix kölyök született július 10-én - évtizedes kutatások után.
"Hallja ezeket az első sírásokat, és ez egy nagyon jó érzés" - mondja Travis. A következő lépés az, hogy megtanuljuk, hogyan távolítsák el a kutya tojásait nagyobb műtét nélkül.
A kutyákra kifejlesztett IVF technológia fejlesztésével a tudósok növelhetik a veszélyeztetett kutyafajok populációját - mondja Margaret Root Kustritz, a Minnesota Egyetem kisállat-szaporodási szakember. Azok a veszélyeztetett állatok, amelyek nem akarnak vagy nem képesek szaporodni a szokásos módon, tojás donorokként szolgálhatnak, ezáltal biztosítva, hogy értékes génjeik a következő nemzedékben továbbmenjenek.
Az IVF felhasználható a házi kutyák betegségeinek csökkentésére is. Manapság sok tiszta fajta genetikai rendellenességeket szenved, amelyeket az IVF és a modern génszerkesztő eszközök segítségével lehet eltávolítani. Az ilyen kutatások elősegíthetik az emberi betegségek megértését. Míg a csimpánzok genetikailag közelebb állnak hozzánk, több mint 350 betegség-vonás oszlik meg a kutyákkal, ez kétszer annyi, mint bármely más fajnál.
"Ez egy hatalmas pozitív lépés" - mondja Root Kustritz. "Minden olyan tanulmány, amely elősegíti a normál reproduktív biológia jobb megértését, segít elgondolkodni abban, hogy hogyan tudnánk felhasználni ezeket az ismereteket az állatok és az emberek segítésére."
Nucharin Songsasen (balra) és Jennifer Nagashima a Smithsonian Conservation Biology Institute-ból három IVF kölyökkutyát sétálnak. (Jefferey MacMillan)
