Japońscy naukowcy z powodzeniem sklonowali myszy przy użyciu liofilizowanych komórek skóry. Badania te dowodzą, że liofilizacja może pewnego dnia pomóc w ochronie gatunków i pokonać wyzwania związane z obecnymi metodami przechowywania materiału genetycznego w biobankach.
Liofilizacja to metoda suszenia sublimacyjnego zamrożonych materiałów z zastosowaniem obniżonego ciśnienia. Z zamrożonego produktu usuwa się wodę poprzez sublimację lodu, czyli poprzez przejście lodu bezpośrednio w stan gazowy z pominięciem stanu ciekłego. W wyniku tego procesu produkt traci znaczną część swojej wagi, a wilgoć jest redukowana niemal do zera. Technika ta powstrzymuje rozwój mikroorganizmów i jest jednym z lepszych procesów konserwacji produktów spożywczych. Teraz została wykorzystana do przechowywania informacji genetycznej oraz do klonowania.
Badacze i organizacje międzynarodowe od lat ostrzegają, że wymieranie na całym świecie postępuje coraz szybciej. Zmiany klimatyczne mogą doprowadzić do wyginięcia nawet miliona znanych nam dziś gatunków. Z tego powodu w wielu krajach powstały ośrodki, w których przechowuje się próbki zagrożonych roślin i zwierząt, aby umożliwić ich klonowanie w przyszłości.
Próbki te są zazwyczaj konserwowane przy użyciu ciekłego azotu lub przechowywane w bardzo niskich temperaturach. Jest to bardzo kosztowne, a zgromadzony materiał może ulec zniszczeniu w wyniku chociażby przerw w dostawach prądu.
Nowe badania nad wykorzystaniem liofilizacji do przechowywania materiału genetycznego opublikowano w „Nature Communications” (DOI: 10.1038/s41467-022-31216-4).
Liofilizowane myszy
Naukowcy z japońskiego Uniwersytetu Yamanashi chcieli sprawdzić, czy mogą rozwiązać te problemy, liofilizując komórki i próbując potem stworzyć z nich klony. Badacze eksperymentowali z dwoma rodzajami komórek mysich i odkryli, że chociaż liofilizacja je zabiła i spowodowała znaczne uszkodzenie DNA, to nadal można z nich wyprodukować sklonowane blastocysty – kłębek komórek, który rozwija się w zarodek. Udało się w ten sposób sklonować 75 myszy.
Jedna z myszy przeżyła rok i dziewięć miesięcy, a zespół z powodzeniem połączył samice i samców sklonowanych myszy z naturalnie urodzonymi partnerami, uzyskując zdrowe młode gryzonie.
Sklonowane myszy dały jednak mniej potomstwa niż można by się spodziewać po myszach urodzonych naturalnie. Także jedna z linii komórek męskich wyprodukowała tylko klony myszy płci żeńskiej.
– Poprawa tych błędów nie powinna być trudna – uważa zaangażowany w badania prof. Teruhiko Wakayama z Uniwersytetu Yamanashi. – Wierzymy, że w przyszłości będziemy w stanie wyeliminować błędy i zwiększyć wskaźnik urodzeń m.in. poprzez poprawę metod suszenia – powiedział Wakayama.
Bardzo ważny postęp
Istnieją pewne inne wady metody – wskaźnik sukcesu klonowania myszy z komórek przechowywanych w ciekłym azocie lub w ultraniskich temperaturach wynosi od dwóch do pięciu procent, podczas gdy metoda liofilizacji daje wynik 0,02 procent. Ale Wakayama mówi, że technika jest wciąż w początkowej fazie testów. – Najważniejsze jest to, że sklonowane myszy zostały wyprodukowane z liofilizowanych komórek somatycznych i że osiągnęliśmy przełom w tej dziedzinie – mówi naukowiec.
Chociaż metoda prawdopodobnie nie zastąpi całkowicie kriokonserwacji, stanowi bardzo ważny postęp dla naukowców, którzy pracują na rzecz rozwoju biobanków i zachowania różnorodności biologicznej na naszej planecie.
W badaniu przechowywano liofilizowane komórki w temperaturze minus 30 stopni Celsjusza, ale zespół wcześniej wykazał, że liofilizowana sperma myszy może przetrwać co najmniej rok w temperaturze pokojowej.
Technika ta mogłaby ostatecznie „pozwolić na przechowywanie zasobów genetycznych z całego świata tanio i bezpiecznie” – uważa Wakayama.
Źródło: AFP, Science Alert, fot. RawPixel
