Ισραηλινοί επιστήμονες άλλαξαν το φύλο ενός ποντικιού «πειράζοντας» το DNA του

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Bar-Ilan στο Ισραήλ ανακοίνωσαν ότι ανακάλυψαν πως η αλλαγή ενός και μόνο «γράμματος» στο DNA – σε περιοχή που παλαιότερα θεωρούνταν «άχρηστο γενετικό υλικό» μπορεί να αντιστρέψει το βιολογικό φύλο ενός ποντικού.

«Αν αλλάξεις μόνο ένα γράμμα στο DNA, σε ένα σημείο που δεν δημιουργεί πρωτεΐνες και δεν κωδικοποιεί τίποτα, μπορείς να εμποδίσεις τη δημιουργία ωοθηκών και να προκαλέσεις την ανάπτυξη όρχεων», εξηγεί η επικεφαλής της έρευνας, Δρ. Nitzan Gonen, από τη Σχολή Βιολογικών Επιστημών Mina and Everard Goodman και το Ινστιτούτο Νανοτεχνολογίας και Προηγμένων Υλικών του Πανεπιστημίου Bar-Ilan. «Γι’ αυτό είναι τόσο συναρπαστικό», πρόσθεσε.

Η ομάδα χρησιμοποίησε την τεχνολογία CRISPR, ένα εργαλείο γονιδιακής επεξεργασίας, για να αλλάξει «μόνο ένα γράμμα DNA από περίπου 2,8 δισεκατομμύρια». Το αποτέλεσμα, όπως ανέφερε η Gonen, ήταν απρόσμενο: ποντίκια με χρωμοσώματα XX, που γενετικά θα έπρεπε να είναι θηλυκά, ανέπτυξαν πλήρως ανδρικά γεννητικά όργανα.

Η επιστήμονας σημείωσε ότι το 98% του ανθρώπινου DNA – γνωστό και ως «σκοτεινή ύλη» του γονιδιώματος επειδή δεν κωδικοποιεί πρωτεΐνες – μπορεί να κρύβει κρίσιμα στοιχεία για την κατανόηση των μεταλλάξεων. «Το μη κωδικοποιητικό DNA μπορεί να έχει βαθιά επίδραση στην ανάπτυξη και στις ασθένειες», τόνισε.

Η μελέτη, με επικεφαλής τη διδακτορική φοιτήτρια και κύρια συγγραφέα Elisheva Abberbock, καθώς και τους ερευνητές Δρ. Ariel Afek από το Ινστιτούτο Weizmann και Δρ. Francis Poulat από το Πανεπιστήμιο του Μονπελιέ, δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications.

Η βιολογική βάση του φύλου και οι διαφορές με το κοινωνικό φύλο

Η Gonen εξήγησε ότι πολλοί άνθρωποι συγχέουν το βιολογικό φύλο με το κοινωνικό φύλο και τον σεξουαλικό προσανατολισμό. «Πρόκειται για τρεις διαφορετικούς πυλώνες», είπε. Η καθοδήγηση του φύλου είναι «απολύτως βιολογική» και λαμβάνει χώρα κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη, οδηγώντας στη δημιουργία αρσενικών ή θηλυκών οργανισμών.

Όπως σημείωσε, το κοινωνικό φύλο μπορεί να έχει βιολογικές πτυχές, αλλά δεν υπάρχουν επαρκή εργαλεία για τη μελέτη του σε ζώα. «Κανένα ποντίκι δεν θα μου πει “νιώθω αρσενικό ενώ είμαι θηλυκό”», σχολίασε χαρακτηριστικά. Σύμφωνα με την ίδια, περίπου ένα στα εκατό άτομα παγκοσμίως αισθάνεται ότι δεν ταυτίζεται με το βιολογικό του φύλο.

Αναφερόμενη στον σεξουαλικό προσανατολισμό, η Gonen υπογράμμισε ότι, αν και η ετεροφυλοφιλία είναι η πιο συχνή μορφή, υπάρχουν και άλλες εκφάνσεις στον άνθρωπο και στο ζωικό βασίλειο, οι οποίες όμως είναι δυσκολότερο να μελετηθούν.

Το γονιδιακό «πεδίο μάχης» του φύλου

Η νέα έρευνα επικεντρώνεται σε έναν γενετικό διακόπτη, τον Enh13, όπου – όπως είπε η Gonen – «βρίσκεται το πεδίο μάχης των φύλων». Ο Enh13 ελέγχει το γονίδιο Sox9, το οποίο πρέπει να ενεργοποιηθεί για να αναπτυχθούν οι όρχεις. Σε ένα φυσιολογικό έμβρυο, το Sox9 παραμένει ανενεργό ώστε να σχηματιστούν ωοθήκες.

Με τη χρήση του CRISPR, οι επιστήμονες εισήγαγαν μικροσκοπικές «τυπογραφικές» αλλαγές σε αυτόν τον διακόπτη. «Το αποτέλεσμα ήταν εντυπωσιακό», ανέφερε η Gonen. «Σε ποντίκια XX, το Sox9 ενεργοποιήθηκε κατά λάθος, οδηγώντας στην ανάπτυξη πλήρων όρχεων και ανδρικών γεννητικών οργάνων.»

Η ανακάλυψη αυτή δείχνει ότι ο Enh13 πρέπει να παραμένει κατασταλμένος για να επιτραπεί η ανάπτυξη θηλυκού φύλου. Η έρευνα βασίζεται σε προηγούμενη μελέτη της Gonen, η οποία είχε δείξει ότι διαφορετικές μικρές μεταλλάξεις στην ίδια περιοχή μπορούν να προκαλέσουν το αντίθετο αποτέλεσμα – δηλαδή αρσενικά ποντίκια XY να αναπτυχθούν ως θηλυκά.

Εφαρμογές σε περιπτώσεις διαφορών ανάπτυξης φύλου

Η Gonen επισήμανε ότι τα ευρήματα ενδέχεται να βοηθήσουν παιδιά που γεννιούνται με Δαφοροποιήσεις Σεξουαλικής Ανάπτυξης (ΔΑΦ), μια κατάσταση όπου η ανατομία των γεννητικών οργάνων δεν ταιριάζει με τις τυπικές κατηγορίες αρσενικού ή θηλυκού. «Η κατανόηση του τι συμβαίνει προσφέρει ανακούφιση στους ανθρώπους», είπε, προσθέτοντας ότι τα άτομα με DSD είναι συνήθως στείρα.

Η Katie Ayers, αναπληρώτρια καθηγήτρια και συνδιευθύντρια του Genomic Medicine Theme στο Murdoch Children’s Research Institute στη Μελβούρνη, σχολίασε ότι η έρευνα «δείχνει πως ακόμη και πολύ μικρές αλλαγές σε ενισχυτές που σχετίζονται με την ανάπτυξη των όρχεων ή των ωοθηκών μπορούν να οδηγήσουν σε διαταραχές ανάπτυξης φύλου.

Σύμφωνα με την ίδια, η διερεύνηση αυτών των περιοχών σε ασθενείς με DSD μπορεί να οδηγήσει σε περισσότερες διαγνώσεις και καλύτερη κλινική φροντίδα.

Η Gonen κατέληξε λέγοντας ότι η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του Enh13 αποτελεί «μόνο την κορυφή του παγόβουνου». «Πιθανότατα υπάρχουν εκατοντάδες ακόμη παρόμοιοι ρυθμιστικοί ενισχυτές στο γονιδίωμα, οι οποίοι θα μπορούσαν να εξηγήσουν και άλλες γενετικές ασθένειες που ακόμη δεν κατανοούμε πλήρως», σημείωσε.