Endringer i Sperm RNA kan danne fremtidige generasjoner, advare forskere

Mens resten av verden diskuterer etikk av designer babyer, har et team ved Universitetet i Massachusetts Medical School (UMass) vist at vi kanskje ikke trenger CRISPR for å endre generene i fremtidige generasjoner. Deres papir, utgitt denne uken i tidsskriftet Utviklingscell, viser at ting som kosthold og stress kan påvirke noen avgjørende genetisk komponenter av sæd, og at disse små endringene har reelle effekter på hvordan babyer utvikler seg.

På samme måte som raketter som er bundet til verdensrommet, inneholder "nyttelast" som satellitter, eller astronauter som kjemper mot gigantiske baller av urin, sperma er også som små raketter som inneholder egen last: "små RNAer." Denne studien viste at ikke bare RNA-sekvenser spiller en avgjørende rolle i hvordan gener blir uttrykt tidlig i menneskelig utvikling, men de kan også radikalt forandres av fedres livsstil. Ting som kosthold, og spesielt stress kan endre sminke av denne viktige RNA-lasten og føre til observerbare endringer i avkom, sier forsker Colin Conine, Ph.D., ved UMass Medical Schools Rando Lab.

"Labs over hele verden har vært i stand til å koble endringer i fars livsstil til endringer i RNA i sperma, og da fører det til fenotyper i avkom," forteller Conine. Omvendt. "Vår studie var en av de første som virkelig ser på hvordan endringer små RNAer påvirker tidlig utvikling. Vi ønsket å spørre, hva er de første trinnene som fører til disse fenotypene nedover veien?"

For å gjøre dette, utarbeidet forskerne et forsøk hvor de testet hvordan sæd fra forskjellige områder av musestikene påvirket genuttrykk i enkelte petri-fettembryoer. Sperm fra caput (Latin for "head"), eller toppen av testikelen, har faktisk forskjellige typer RNA som sperma samlet fra caudaen (Latin for "halen") eller bunnen av testiklen, der den venter tålmodig i et reservoar som skal utelas Merkelig, dette virket som en god måte å teste hvordan livsstilsendringer faktisk kan endre sædets samspill med embryoer fordi det tillot forskerne å undersøke hvordan forskjeller i RNA (som de som kommer fra diett eller stress) kan påvirke hvordan embryoer utviklet seg.

Sprøyting av disse forskjellige typer sperm i embryoer ga noen merkelige resultater.Når de injiserte caput sperm i embryoene, pleide de å overuttrykke visse gener og i noen, til slutt svikte, noe laget refererte til som en "dødelig fenotype". Men enda mer var de i stand til å bevise at RNA i sperma er viktig for embryoutvikling ved å vise en omvendt effekt. Conine sier at de kunne lagre Noen av disse dømte embryoer ved å injisere dem med RNAer fra testikkelens cauda-del, som inneholdt sunn, moden sperma.

"Det virker som de små RNAene i sæd er i stand til å regulere genuttrykk i embryoen," sier han. "Men det er ganske klart at vi er i stand til å redde disse endringene i genuttrykk ved å gi tilbake de RNA som vi vet faktisk faktisk oppnådd under spermmognad."

Disse resultatene viser en type årsak og effekt, selv om Conine fortsatt er usikker på hvordan denne kommandoen egentlig utfolder seg i detalj. Livsaspekter, som stress eller diett, endrer nivåene av bestemte typer RNA i sæd. Disse RNAene blir så levert av sæd til embryoet der denne studien har vist, kan det føre til noen merkelige mønstre av genuttrykk i fremtiden. Den viktige takeaway er at endringer i fars RNA er mer enn sannsynlig å føre til noen form for forandring i embryoet.

På dette punktet vet vi ikke om disse nye mønstrene av genuttrykk kanskje nødvendigvis er dårlige, sier Conine, men de vil definitivt være forskjellige. Det kan ta år før vi virkelig forstår hva de virkelige endringene vil være hos mennesker som er båret av embryoer med rarlige RNA-sekvenser. Men studier som dette er en start.