الاستعانة بالتحرير الجيني لتوليد فئران ذكور فقط أو إناث فقط

نظراً إلى أن الذكور لا تنتج الحليب ولا تضع البيض، فمن المرجح أن القدرة على تربية الأبقار والدجاج التي تنتج ذرية من الإناث فقط هي ما يرغب فيه معظم أصحاب مزارع إنتاج الألبان والدواجن.

حالياً اقترب العلماء في معهد فرانسيس كريك Francis Crick Institute وجامعة كنت University of Kent خطوةً أخرى من تحقيق هذا الهدف بعد نجاح استخدام تقنيات التحرير الجيني المعروفة اختصاراً باسم كريسبر CRISPR لتوليد فئران من الإناث فقط أو من الذكور فقط.

يكون لدى الإناث عادة اثنان من كروموسومات X (XX). وترث الأنثى كروموسوم X واحداً من الأم وكروموسوم X واحداً من الأب. ولدى الذكور عادة كروموسوم X وآخر Y (XY). يرث الذكر كروموسوم X من أمه وكروموسوم Y من أبيه.

لتحقيق هذا الإنجاز العلمي استفاد الباحثون من أن تقنية كريسبر تتكون من جزأين- إنزيم Cas9 الذي يقطع الحمض النووي DNA، ويمكِّن العلماء من تغيير مناطق معينة في الجينات، والحمض النووي الريبي الموجِّه Guide RNA الذي يحمل إنزيم Cas9 إلى المنطقة المرغوب فيها على الجينوم.

استهدف الباحثون الجين TOP1. في الفئران يؤدي إحداث خلل في الجين TOP1 إلى فشل الأجنة في مرحلة مبكرة. لتوليد صغار من الإناث فقط، وضعوا إنزيم Cas9 على كروموسوم الأب Y، مما يعني أنه سيورَّث فقط للأجنة الذكور، والجزء الآخر على كروموسوم X الذي تحمله الأم وسترثه كل الأجنة.

عَنى هذا أنه عندما خصَّب حيوان منوي يحمل إنزيم Cas9 على كروموسوم الأب Y بويضة تحمل الحمض النووي الريبي الموجِّه Guide RNA، فُعِّلت عملية تحرير الجينات في الجنين الذكر الناتج عن ذلك، ولم يكن قادراً على التطور أبعد من مرحلة مبكرة جداً. لتوليد صغار فقط من الذكور، وُضِعَ إنزيم Cas9 على كروموسوم X لدى الأب.

قالت شارلوت دوغلاس Charlotte Douglas، المؤلفة الرئيسة وطالبة الدكتوراه السابقة وزميلة ما بعد الدكتوراه في معهد كريك: تعمل هذه الطريقة عندما نقسم عملية تحرير الجينوم إلى نصفين بين ذكر وأنثى، ولا تُفعَّل إلا عندما يلتقي النصفان في الجنين من خلال التكاثر… ”لا يمكن للأجنة التي تحمل النصفين أن تتطور إلى ما بعد مرحلة تكوُّن الخلايا المبكرة جداً“.

باستخدام هذه الطريقة، تمكن الباحثون من التحكم في جنس الصغار بدقة 100%، ولم يلحظوا أي آثار ضارة لدى الحيوانات التي وُلدت. علاوة على ذلك، نظراً إلى أن الجين TOP1 محفوظ جيداً عبر الثدييات، يمكن أن تكون هذه النتائج قابلة للتطبيق أيضاً على حيوانات أخرى مثل الماشية.

قال د. بيتر إيليس Peter Ellis، المؤلف والمحاضر الرئيس في علم الجينات الجزيئي والتكاثر من جامعة كنت University of Kent: ”من المحتمل أن تكون آثار هذا العمل بعيدة المدى عندما يتعلق الأمر بتحسين رفاهية الحيوان، ولكن يجب التفكير فيها من حيث المسائل الأخلاقية والتنظيمية“.

”على وجه الخصوص، قبل أي استخدام محتمل في الزراعة، قد تبرز الحاجة إلى خوض نقاشات ومناقشات عامة مكثفة، إضافة إلى إدخال تعديلات على التشريعات. على الجانب العلمي، هناك أيضاً كثير من العمل الذي يتعين الاضطلاع به على مدى عدد من السنوات. وهناك حاجة إلى مزيد من البحث، أولاً لتطوير مجموعات أدوات خاصة لتعديل الجينات للأنواع المختلفة، ثم للتحقق من أنها آمنة وفعالة“.