Können Angehörige des gleichen Geschlechts Kinder bekommen? ——Forschungsleistungen neuer Akademiker

Liebe Freunde, haben Sie das Gefühl, dass im Internet in letzter Zeit zu viel los war und zu viele heiße Suchanfragen durchgeführt wurden? Es gab nicht nur den Vorfall, bei dem ein amerikanisches Pharmaunternehmen das Pockenvirus entdeckte, das in engem Zusammenhang mit der Sicherheit des Menschen steht, sondern in diesem Jahr wurden in meinem Land auch 149 weitere Akademiker in die beiden Akademien gewählt. Die Wahl so vieler Menschen ist wirklich ein Grund zum Feiern!

Einige Freunde meinten damals, es sei verständlich, dass der Vorfall mit dem Pockenvirus zu einem heißen Thema geworden sei, aber die Wahl dieses Akademikers habe anscheinend wenig mit uns zu tun, oder? Lassen Sie es mich so sagen: Zhong Nanshan und Yuan Longping sind beide Akademiker. Verstehen Sie, was ich meine?

Um nun zum Thema zurückzukommen: Heute möchte ich Ihnen ein sehr beliebtes Thema vorstellen: Wie kann die Fortpflanzung gleichgeschlechtlicher Paare ermöglicht werden? Dies ist eine kleine Studie des neu gewählten Akademikers Li Jinsong. Tatsächlich habe ich schon früher über Akademiker Li geschrieben.

01. Gleichgeschlechtliche Fortpflanzungsprobleme

Aus dem Biologieunterricht der Mittelstufe wissen wir, dass sich unter normalen Umständen Spermium und Eizelle vereinigen müssen, damit ein Kind geboren werden kann. Dabei entsteht eine befruchtete Eizelle, die sich dann in der Gebärmutter einnistet. Die befruchtete Eizelle differenziert und teilt sich weiter und entwickelt sich schließlich zu einem Fötus.

Bei zwei Frauen ist das Gebärmutterproblem leicht zu lösen, bei zwei Männern ist es jedoch schwierig, da Leihmutterschaft in unserem Land immer noch illegal ist. Das kritischste Problem besteht darin, dass die befruchtete Eizelle, da sie als befruchtete Eizelle bezeichnet wird, durch die Kombination von Spermium und Eizelle entstehen muss. Sind allerdings nur zwei Eizellen oder zwei Spermien vorhanden, kann kein Nachwuchs entstehen. Dies ist in unseren Genen verankert. Mit anderen Worten: Menschen können sich nicht ungeschlechtlich fortpflanzen.

Wissenschaftler sind davon allerdings nicht überzeugt, denn biologisch gesehen verfügen sowohl Spermien als auch Eizellen über einen vollständigen Chromosomensatz. Warum können also zwei Spermien oder zwei Eizellen nicht miteinander verschmelzen?

Daher begannen Wissenschaftler zu untersuchen, wie gleichgeschlechtlichen Paaren die Fortpflanzung ermöglicht werden könnte.

Wenn es jedoch um Forschung geht, muss man zunächst mit den einfachen Dingen beginnen, und so fiel die Wahl der Wissenschaftler zunächst auf Eier. Aufgrund ihrer Größe verfügt die Eizelle über ein vollständiges biologisches System, wie etwa die bekannten Organellen und Mitochondrien usw., sowie über eine Reihe von Zytoplasma, Enzymen, Nährstoffen und anderen Materialien, die verschiedene biologische Reaktionen ermöglichen.

Spermien sind viel kleiner. Um die Fortbewegung zu ermöglichen, beträgt das Volumen der Spermien weniger als ein Prozent der Eizelle und es fehlen ihnen ausreichend Organellen, Enzyme und andere Substanzen.

02. Integrationsproblem

Der erste Schritt des Fusionsexperiments schlug jedoch fehl.

Warum? Der Grund dafür ist, dass die beiden Eizellen überhaupt nicht miteinander verschmelzen können. Wenn Wissenschaftler zwei Eier zusammenlegen, behalten sie immer noch ihren unabhängigen Zustand. Du bist du und ich bin ich. Das ist sehr peinlich. Denn wenn eine Zusammenführung nicht einmal im ersten Schritt gelingt, muss man sich auch keine Gedanken über die Folgemaßnahmen machen.

Einige Wissenschaftler haben auch Methoden wie die Stimulation durch elektrischen Strom ausprobiert, jedoch ohne Erfolg. Bei Verwendung zellmembranauflösender Reagenzien ist zwar eine Verschmelzung der beiden Eizellen möglich, die Folge ist jedoch das Absterben der Eizellen.

Ein wesentlicher Grund hierfür liegt grundsätzlich darin, dass sich auf der Zelloberfläche eine Reihe von Barrieren und entsprechenden Signalmolekülen befinden. Sie sind wie Geheimcodes. Wenn Sie die Geheimcodes nicht beantworten können, werden Sie leider abgewiesen. Dies ist einer der Gründe, warum zwei Eizellen nicht verschmelzen können.

Für Wissenschaftler stellt dies jedoch kein Problem dar.

Der Prozess der Spermienbefruchtung besteht im Wesentlichen darin, dass das Spermium durch die Akrosomreaktion den Signalweg auf der Oberfläche der Eizelle findet und dann die im Spermium enthaltene DNA in die Eizelle injiziert. Dies ist der Kernprozess.

Daher begannen Wissenschaftler, das Wesen der Spermienbefruchtung zu simulieren, indem sie die DNA direkt aus einer Eizelle extrahierten und sie dann in eine andere Eizelle injizierten.

Dadurch wird der Befruchtungsprozess zwischen Spermium und Eizelle simuliert und der Prozess der Integration zweier Eizellgenome in eine Eizelle realisiert.

Ist das in Ordnung?

Ideale sind schön, aber die Realität ist grausam.

Obwohl es so aussah, als seien die beiden Eizellen miteinander verschmolzen, entwickelten sie sich nicht weiter.

03. Epigenetisches Dilemma

Nach sorgfältiger Untersuchung stellte man fest, dass die Genome der beiden Eizellen auch in den neuen Zellen noch sehr unabhängig voneinander sind, jede von ihnen ist anders. Dies unterscheidet sich grundlegend von der Befruchtung, da während des Befruchtungsprozesses die Genome von Spermium und Eizelle miteinander kommunizieren und sich austauschen, die Genome der beiden Eizellen jedoch nicht miteinander kommunizieren, sodass der nächste Schritt natürlich nicht durchgeführt werden kann.

Das Problem liegt in der Epigenetik.

Das menschliche Genom verfügt über eine besondere Art, Informationen aufzuzeichnen. Diese Information stellt keine Veränderung der DNA-Sequenz dar, sondern liegt auf epigenetischem Wege vor. Diese Inhalte wirken sich direkt auf die Fusion des Genoms aus. Wenn Sie diese Abdrücke nicht entfernen und die DNA zweier Eier zusammenfügen, bleiben sie unabhängig und interagieren nicht miteinander wie die beiden Chromosomensätze in einem normalen diploiden Körper.

Wie kann dieses Problem gelöst werden? Die Antwort besteht darin, diese Markierungen zu entfernen.

Ende 2015 gelang es Li Jinsongs Team vom Institut für Biochemie und Zellbiologie des Shanghai Institutes for Biological Sciences der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, mithilfe von zwei Eizellen vollständige Nachkommen zu zeugen.

Wir wissen, dass Eizellen nicht miteinander verschmelzen, sonst würde die Jungfrau Maria wirklich erscheinen.

Der Hauptgrund sind jedoch zwei Gene, H19 und Gtl2, deren epigenetische Unterschiede die Verschmelzung zweier Eizellen miteinander beeinflussen (Differentially Methylated Region (DMR)).

Sie kontrollierten also die Expression dieser beiden Gene (Deletion von IG-DMR und H19-DMR mittels CRISPR-Cas9).

Ihr Ansatz ist wie unten gezeigt

Einfach ausgedrückt wird durch die Demethylierungsgenmodifikation eine Eizelle in eine „spermaähnliche Zelle“ umgewandelt, und dann verbindet sich diese spermaähnliche Zelle mit der Eizelle, wodurch die Befruchtung abgeschlossen wird und sich zu einer vollständigen Maus entwickelt.

Das Bild oben zeigt eine reine Maus, die aus der Verschmelzung zweier Eizellen hervorgegangen ist.

Zhong C, Xie Z, Yin Q, et al. Parthenogenetische haploide embryonale Stammzellen unterstützen die Mausgeneration effizient durch Eizelleninjektion[J]. Zellforschung, 2015.

Dies ist eine der wichtigsten wissenschaftlichen Forschungsleistungen des Akademikers Li Jinsong. Der Akademiker Li Jinsong erforscht hauptsächlich die somatische Zellreprogrammierung, also die Wiederherstellung einer Zelle in ihren ursprünglichen Zustand. Dieser Prozess ist ein notwendiger Schritt bei der Entwicklung von Stammzellen und befruchteten Eizellen.

04. Neuprogrammierung und gleichgeschlechtliche Fortpflanzung

Tatsächlich gibt es nicht nur bei der Fortpflanzung zwischen Weibchen, sondern auch bei der Fortpflanzung zwischen Männchen ähnliche Probleme.

Tatsächlich geht es bei der Reproduktion darum, wie man diese Spermien und Eizellen in die Lage versetzt, den Neuprogrammierungsprozess einzuleiten, der viele wichtige epigenetische Prozesse umfasst und in den letzten Jahren ebenfalls ein heißes Thema war.

Die Einleitung endet hier im Wesentlichen. Tatsächlich habe ich in der diesjährigen Liste der Akademiker der Akademie der Wissenschaften im Bereich Biologie einige Überschneidungen mit drei großen Leuten (sie kennen mich nicht, haha), aber diese Leute sind tatsächlich Spitzenforscher auf diesem Gebiet und verdienen es, Akademiker zu sein.

Anbei finden Sie die wichtigsten wissenschaftlichen Forschungsergebnisse des Akademiemitglieds Li Jinsong.

1. Jiang, Jing*; Lv, Wenjian; Ja, Xiaoying; Wang, Lingbo; Zhang, Mann; Yang, Hui; Okuka, Maja; Zhou, Chikai; Zhang, Xuan; Liu, Lin#; 23(1):92-16.

2. Yang, Hui*; Shi, Linyu; Wang, Bang-An; Liang, Dan; Zhong, Cuiqing; Liu, Wei; Nie, Yongzhan; Liu, Jie; Zhao, Jing; Gao, Xiang; Li, Dangsheng; Xu, Guo-Liang#; Li, Jinsong#. Erzeugung genetisch veränderter Mäuse durch Eizelleninjektion androgenetischer haploider embryonaler Stammzellen. ZELLE. 2012. 149(3):65-617.

3. Gu, Tian-Peng*; Guo, Fan; Yang, Hui; Wu, Hai-Ping; Xu, Gui-Fang; Liu, Wei; Xie, Zhi-Guo; Shi, Linyu; Er, Xinyi; Jin, Seung-gi; Iqbal, Khursheed; Shi, Yujiang Geno; Deng, Zixin; Szabo, Piroska E.; Pfeifer, Gerd P.; Li, Jinsong#; Xu, Guo-Liang#.Die Rolle der Tet3-DNA-Dioxygenase bei der epigenetischen Neuprogrammierung durch Eizellen. NATUR. 2011. 477(7366):606-U136.

4. Jiang, Jing*; Ding, Guohui; Lin, Jiangwei; Zhang, Mann; Shi, Linyu; Lv, Wenjian; Yang, Hui; Xiao, Huasheng; Pei, Gang; Li, Yixue; Wu, Jiarui#; Li, Jinsong#.Unterschiedliches Entwicklungspotenzial pluripotenter Stammzellen, die durch unterschiedliche Reprogrammierungsstrategien erzeugt werden.JOURNAL OF MOLECULAR CELL BIOLOGY. 2011. 3(3):197-199.

5. Lin, Jiangwei*; Shi, Linyu; Zhang, Mann; Yang, Hui; Qin, Yiren; Zhang, Jun; Gong, Daoqing; Zhang, Xuan; Li, Dangsheng; Li, Jinsong#. Defekte in der Trophoblastenzelllinie sind für die beeinträchtigte In-vivo-Entwicklung geklonter Embryonen verantwortlich, die durch somatische Kerntransplantation erzeugt wurden.