Veranderingen in het RNA van sperma kunnen toekomstige generaties vormen, waarschuwen de wetenschappers

Terwijl de rest van de wereld debatteert over de ethiek van designer baby's, heeft een team van de University of Massachusetts Medical School (UMass) aangetoond dat we CRISPR misschien niet nodig hebben om de genen van toekomstige generaties te veranderen. Hun krant, deze week vrijgegeven in het dagboek Ontwikkelingscel, laat zien dat dingen zoals voeding en stress misschien van cruciaal belang zijn genetisch componenten van sperma, en dat deze kleine veranderingen echte gevolgen hebben voor de ontwikkeling van baby's.

Op dezelfde manier bevatten raketten die zijn gebonden aan de ruimte "payloads" zoals satellieten, of astronauten die gigantische ballen urine bestrijden, sperma zijn ook als kleine raketten die hun eigen lading bevatten: "kleine RNA's." Deze studie toonde aan dat RNA-sequenties niet alleen spelen een cruciale rol in hoe genen vroeg in de menselijke ontwikkeling worden uitgedrukt, maar ze kunnen ook radicaal worden veranderd door de levensstijl van vaders. Dingen zoals voeding, en in het bijzonder stress, kunnen de samenstelling van deze cruciale RNA-lading veranderen en leiden tot waarneembare veranderingen in het nageslacht, zegt onderzoeker Colin Conine, Ph.D., aan het Rando Lab van de UMass Medical School.

"Labs over de hele wereld hebben veranderingen in de levensstijl van papa kunnen koppelen aan veranderingen in RNA in het sperma, en dat leidt vervolgens tot fenotypen bij het nageslacht", vertelt Conine. Inverse. "Onze studie was een van de eerste om echt te kijken naar hoe veranderingen van kleine RNA's de vroege ontwikkeling beïnvloeden. We wilden vragen, wat zijn de eerste stappen die leiden naar deze fenotypes verderop?"

Om dit te doen, ontwikkelden de onderzoekers een experiment waarbij ze testten hoe sperma uit verschillende gebieden van de testikels van muizen de genexpressie beïnvloedden in sommige petrischaalembryo's. Sperma van de caput (Latijn voor "kop"), of de bovenkant van de zaadbal, heeft eigenlijk verschillende soorten RNA die sperma verzamelde uit de cauda (Latijn voor "staart"), of de onderkant van de zaadbal, waar het geduldig wacht in een reservoir dat moet worden geëjaculeerd. Vreemd genoeg werkte dit eigenlijk als een goede manier om te testen hoe veranderingen in de levensstijl de interactie van sperma met embryo's daadwerkelijk zouden kunnen veranderen, omdat het de onderzoekers in staat stelde te onderzoeken hoe verschillen in RNA (zoals het gevolg van voeding of stress) van invloed waren op hoe embryo's zich ontwikkelden.

Het injecteren van deze verschillende soorten sperma in de embryo's leverde enkele vreemde resultaten op. Toen ze het caput-sperma in de embryo's injecteerden, hadden ze de neiging om bepaalde genen tot overexpressie te brengen en sommigen mislukten uiteindelijk, iets dat het team een ​​'dodelijk fenotype' noemde. Maar meer in het bijzonder konden ze bewijzen dat RNA's in sperma zijn belangrijk voor embryonale ontwikkeling door een omgekeerd effect te vertonen. Conine zegt dat ze dat konden opslaan sommige van deze gedoemde embryo's injecteerden ze met RNA's uit het cauda-deel van de testikel, dat gezond volwassen sperma bevatte.

"Het lijkt erop dat de kleine RNA's in het sperma de genexpressie in het embryo kunnen reguleren", zegt hij. "Maar wat vrij duidelijk is, is dat we in staat zijn om die veranderingen in genexpressie te redden door de RNA's terug te geven waarvan we weten dat ze normaal gesproken worden verkregen tijdens de zaadrijping."

Deze resultaten tonen een soort oorzaak en gevolg, hoewel Conine nog steeds niet zeker weet hoe deze keten van opdrachten zich in detail ontvouwt. Aspecten van het leven, zoals stress of voeding, veranderen de niveaus van specifieke soorten RNA's in sperma. Die RNA's worden vervolgens door sperma aan het embryo afgeleverd, waar deze studie heeft aangetoond dat het in de toekomst tot vreemde patronen van genexpressie kan leiden. De belangrijke afhaal is dat veranderingen in het RNA van papa meer dan waarschijnlijk leiden tot een soort van verandering in het embryo.

Op dit moment weten we niet echt of deze nieuwe patronen van genexpressie noodzakelijkerwijs slecht zijn, zegt Conine, maar ze zullen beslist anders zijn. Het kan jaren duren voordat we echt begrijpen wat de werkelijke veranderingen zullen zijn in mensen die worden overgebracht van embryo's met vreemde RNA-sequenties. Maar studies als deze zijn een begin.