Mégis lehetnek férfiak a jövőben

Amerikai kutatók új vizsgálatai szerint legalább két olyan gén található a hím ivari kromoszómán, amely nélkül még mesterséges megtermékenyítés esetén sem jöhet világra egészséges utód. Ez egyben cáfolja azt az elképzelést is, hogy az Y-kromoszóma el fog tűnni az evolúció folyamán.

Az Y-kromoszóma valamikor 200-300 millió éve bukkant fel a legtöbb emlős közös ősében. Már akkor is léteztek hímek és nőstények, de az ivart nem genetikai, inkább környezeti tényezők - például a hőmérséklet - határozták meg. Akkoriban az Y-kromoszóma hasonlított az X-hez, és tökéletesen illeszkedtek. Mint a többi kromoszómapár, az ivari kromoszómák között is géncsere zajlott, ami szükséges a DNS javításához a káros mutációk felhalmozódásának elkerülése végett.

Azután valami nagyon félresiklott. Úgy 166 millió éve az egyik emlős-ősben az Y-kromoszóma nagy darabja letört, megfordult, és úgy forrt vissza. A változás olyan szélsőséges volt, hogy az Y-kromoszóma többé már nem illeszkedett az X-hez, így lehetetlenné vált a géncsere. Az Y-kromoszómán elkezdtek gyűlni a mutációk, és eltűntek róla gének, míg végül felvette jellegzetes Y alakját.

Az emberben mára az X-kromoszómával eredetileg közös 800 génből csupán 19 maradt meg. A veszteség ütemét figyelembe véve egyes genetikusok azt jósolták, hogy 4,6 millió éven belül az Y-kromoszóma elveszti az utolsó génjét is és eltűnik.

Egyre több kutatás támasztja alá azonban azt, hogy ez az elképzelés hibás. 2012-ben például egy amerikai kutatócsoport azt találta, hogy a rhesusmajom Y-kromoszómáján 20 gén felel meg az X-kromoszómán található géneknek, és ebből 19 megegyezik az emberi Y-kromoszómán lévő génekkel. Ez arra utal, hogy az emberi Y-kromoszóma csupán egyetlen gént vesztett el azóta, hogy az ember és a majom közös ősön osztozott (azaz mintegy 25 millió év alatt).

Nélkülözhetetlen gének az Y-kromoszómán

A Hawaii Egyetem kutatói most azt vizsgálták egereken, hogy mesterséges megtermékenyítés esetén mely gének nélkülözhetetlenek az Y-kromoszómán az egészséges utódok létrejöttéhez. Azt tapasztalták, hogy két gén - a here képződéséért felelős Sry és spermaképződésben szerepet játszó Eif2s3y - kiiktatása végzetes következményekkel jár az egerek szaporodására.

Monika A. Ward és munkatársai arra voltak kíváncsiak, meddig lehet csökkenteni az Y-kromoszóma részvételét a szaporodásban. A célkitűzés egy egészséges első generációs egérpopuláció létrehozása volt, amely aztán képes saját maga létrehozni egy második generációt anélkül, hogy újra mesterséges technikai fogásokat kellene bevetni a sikeres szaporodás érdekében.

A kétgénes Y-kromoszómájú hím lánya egészséges utódokat hozott világra Forrás: Monika A. Ward

A tanulmányhoz genetikailag módosított (transzgénikus) egereket használtak, amelyeknek csak két Y-kromoszómás génjét (Sry és Eif2s3y) hagyták meg. Ezek az egerek a természetben terméketlenek voltak, mivel az ivarsejtképző sejtosztódás (meiózis) különböző szakaszokban leállt náluk, azaz a normális esetben hímivarsejtekké fejlődő csírasejtek nem értek meg bennük teljesen. A kutatóknak azonban sikerült néhány mesterséges megtermékenyítéshez használható sejtet találniuk.

ROSI - a megtermékenyítés új módszere

Ward csoportjának egyik tagja, Yasuhiro Yamauchi összegyűjtötte ezeket az éretlen hímivarsejteket (spermatidokat) és egy különleges - angolul round spermatid injectionnak (ROSI) nevezett - eljárás segítségével laboratóriumban sikeresen megtermékenyítette velük az egér oocitákat (megtermékenyítetlen petesejteket). A fejlődő embriókat egér „béranyákba” ültették, és életképes utódok jöttek a világra.

Mivel a két Y-kromoszómás gént alkalmazó ROSI eljárás hatásfoka sokkal rosszabb a normális termékeny egerek szaporodásánál (sokkal kevesebb életképes utód születik), a kutatók megvizsgálták, hogyan lehetne javítani a módszer hatékonyságát. Rájöttek, hogy ha az Sry gént kicserélik a plusz három Y-kromoszómás gént kódoló Sxr^b nemátfordító faktorral (sex reversal factor), akkor megkétszereződik az utódszám (amely még így is kevesebb, mint a teljes Y-kromoszómával történő természetes megtermékenyítésből származó utódszám).

A ROSI eljáráshoz használt berendezés Forrás: David Beales

Emberi vonatkozások

A Science magazinban megjelent tanulmány fontos lépcsőfok, de az egereknél vizsgálatából nyert eredmények nem feleltethetők meg közvetlenül az embernél fennálló viszonyoknak, és a módszer nem alkalmazható egy az egyben a férfi terméketlenségi esetekre. A mesterséges megtermékenyítés korában a technika már lehetővé teszi, hogy a normális emberi megtermékenyítési folyamat több lépését átugorják mozgásképtelen, életképtelen vagy éretlen hímivarsejtekkel.

A ROSI jelenleg még kísérleti stádiumúnak tekinthető, mivel nincsenek kidolgozva az éretlen csírasejtek beinjektálásának biztonsági előírásai, valamint más megoldandó technikai nehézségek miatt. A kutatók azonban azt remélik, hogy a ROSI sikere az egértanulmányokban elősegítheti az eljárás jövőbeni bevezetését embereknél. A módszer alkalmazásával sok - normális esetben terméketlen - férfi spermájával meg lehetne termékenyíteni a petesejteket és így saját, vérszerinti gyerekük születhetne.

Nem tűnik el az Y-kromoszóma

A kutatók vizsgálatukkal azt is megmutatták, hogy az emberi Y-kromoszóma egyáltalán nincs eltűnőfélben. A benne tárolt genetikai információ fontos az érett hímivarsejtek kialakulásához, és ahhoz, hogy ezek működőképesek legyenek a normális megtermékenyítéskor.

Ugyanez igaz az egerek esetében is. „Az egér Y-kromoszómáján lévő gének többsége szükséges a normális megtermékenyítéshez” - mondta Ward. „Mesterséges megtermékenyítés esetén azonban - mint a tanulmányunkban is bemutattuk - az Y-kromoszóma szerepe minimálisra csökkenthető. Ilyen esetben valószínűleg teljesen ki is küszöbölhető az Y-kromoszóma részvétele, ha megfelelő módon helyettesítik a tanulmányban említett két gént.”