… och sätta in extra kopior av några mycket viktiga gener i celler från den ena fadern.

Min första bloggpost handlade om möss med två mammor men ingen pappa. Det var faktiskt också en post om epigenetik, även om jag inte använde ordet då — genetisk prägling är nämligen några av våra bästa exempel på epigenetiska mekanismer, närmare bestämt DNA-metylering.

Nåväl, det går hur som helst att få möss att födas som saknar far. Det förekommer inte i naturen, utan är en laboratorieprocess där två äggceller, vara än är genetiskt modifierad, kombineras. En naturlig följdfråga (åtminstone för den som är biolog och/eller lite skruvad): går det att göra något liknande med två hanar? Jag skulle spontant ha svarat nej; eftersom att spermien innehåller så lite måste det behöva finnas en äggcell med i bilden.

Och det är sant, men samtidigt fel. Det krävs en äggcell, men nu har ett gäng påhittiga biologer (Deng m fl. Generation of viable male and female mice from two fathers.) kommit på ett sätt att få fram äggceller från hanar. Detta med hjälp av inducerade pluripotenta stamceller och chimärmöss. Sättet de gått till väga är minst lika omständigt, men det är ett ganska lämpligt ämne  ett år när nobelpriset i medicin gick provrörsbefruktning.

Ovan är en bild av den mytologiska chimäran. En chimära är i genetiska sammanhang en individ som har celler från två olika zygoter, alltså från två befruktningar. Det är något som kan hända på naturlig väg — två tvillingembryon råkar smälta ihop och bli en kropp. I det här fallet är det fråga om en konstuerad chimärmus, och det är den som kommer producera de där udda äggcellerna som har fått sitt genom från en hane.

Låt oss börja där. De tog celler från mushane, den första fadern, och odlade dem i en skål. Det går att göra. Cellerna ifråga var fibroblaster, en sorts bindvävsceller som kan växa utanför kroppen under rätt förhållanden. Men, som vi nämnt flera gånger tidigare — de flesta celler kan inte dela sig hur mycket de vill eller bli något annat än vad de är. Det är bara stamceller som är pluripotenta — alltså kan bilda en uppsjö av celltyper.

Den första fadern donerar alltså inte spermier utan vanliga kroppsceller. Tanken är att hans celler ska bilda äggceller, och för att göra det måste de bilda äggstockar. Hur då? Genom att omvandla dem till en sorts stamceller.

De använde sig av ett virus för att överföra gener till de odlade cellerna (med samma typ av metoder som används i genterapi). Generna ifråga heter Pou5f1, Sox2, Klf4 och Myc och är så kallade pluripotensgener, vilket betyder att de uttrycks i stamceller och är kopplade till förmågan att bilda många olika celltyper. Cellerna har ju ett genom, så generna finns redan där —  de uttrycks bara inte. De här fyra generna gör såklart inte allt själva, men att de uttrycks räcker för att cellerna ska omprogrammeras (som det brukar kallas), vilket betyder att bland ändra sitt uttryck av en rad andra gener och bli pluripotenta. Cellerna kallas sedan inducerade pluripotenta stamceller (iPS).

(Den epigenetiskt intresserade kan lägga märke till att omprogrammeringen bland annat innebär att DNA-metylering och histonmodifikationer — två typer av epigenetiska märken — förändras kring ett gäng andra pluripotensgener. Se Takanashi & Yamanaka, 2006).

Inducerade pluripotenta stamceller är inte som kroppens vanliga stamceller, såklart. En av deras egenheter är att de ibland tappar bort sina kromsomer. Cellerna i odlingsskålen har från början båda könskromosomerna X och Y (möss har precis som människor XY-systemet för könsbestämning; det finns andra), men en del av dem tappar sin Y-kromosom. Dessa celler, som bara har en könskromosom X, kallas X0-celler. X0-individer kan också förekomma då och då i naturen. Hos människor kallas det Turners syndrom och innebär bland annat infertilitet.

X0-möss, däremot, är fertila (fråga mig inte varför). De ville få X0-cellerna att bilda äggstockar och börja tillverka äggceller. Därför injicerade de X0-cellerna i musembryon — vanliga blivande mushonor med XX-celler. De mössen får växa upp, och det är de som är chimäror. En del av dem har äggstockar som kommer från de inducerade stamcellerna — och producerar X0-ägg med hanmusens genom. Förmodligen är det därför den genetiska präglingen inte sätter sig på tvären som den gjorde i fallet med avkomma från två mushonor — oavsett om de kommer från en hanmus frön början så är äggcellerna i allt väsentligt riktiga äggceller, en celltyp som bara finns hos honor. Det tittade de inte efter, men en kvalificierad gissning är att äggcellens genom är präglat som en cell från en moder brukar vara.

När chimärhonan paras med en mushane, den andra fadern, och får musungar kommer ungarna ha halva sitt genom från den första fadern och andra halvan från den andra fadern — och ingenting från henne själv. De små mössen har alltså två genetiska pappor — varav en av dem antagligen är dess epigenetiska mamma — och en surrogatmamma.

Lägg märke till att de inte är helt vanliga musungar. Honorna är inte XX utan X0. Och alla bär på extra kopior av pluripotensgener. Alltså, det här är inte heller ett realistiskt sätt att skaffa barn, utan en omständig laboratoriemetod som kan användas för att studera fortplantnings- och utvecklingsbiologi.

Litteratur

Deng JM, Satoh K, Chang H, Zhang Z, Stewart MD, Wang H, Cooney AJ, Behringer RR (2010) Generation of viable male and female mice from two fathers. Biology of Reproduction DOI:10.1095/biolreprod.110.088831.

Takahashi K &  Yamanaka S. (2006) Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors.Cell 126 pp. 663-676. DOI 10.1016/j.cell.2006.07.024

Jag läste först om det på utvecklingsbiologen PZ Meyers blogg Pharyngula.