Trzanje i trzanje štenaca u laboratoriju Aleksandra Travisa ne izgledaju poput medicinskih čuda. Ali ta krznena čuda prvi su psi rođeni pomoću in vitro oplodnje, procesa koji je potreban više od 30 godina da bi se razvili za očnjake.
Povezani sadržaj
- Psi oponašaju izraze jednih drugih, previše
- Kako pripremiti svoj pooch za pobjedu najboljeg u showu
- Mačke previše obolijevaju od raka dojke, a puno toga možemo naučiti
- Čak i mališani prepoznaju vrhunsku simpatičnost štenaca i mačića
In vitro oplodnja (IVF) je postupak oplodnje jajašca spermom u laboratoriju. Uspješno to radimo na ljudima i nekoliko drugih životinja od 1970-ih, ali znanstvenici su se trudili shvatiti kako to djeluje na pse. Ova tehnika mogla bi pomoći u spašavanju ugroženih pasjih vrsta u divljini, a u kombinaciji s tehnikama uređivanja gena, može čak pomoći u poboljšanju zdravih domaćih pasmina.
"Ljudi se bave time od pronalaska IVF-a", kaže Travis, reproduktivni biolog sa Sveučilišta Cornell. "Nitko nikada nije napredovao s IVF-om u psu. Ovo je prvi uspjeh."
Problem je bio djelomično zato što su biolozi radili eksperimente na temelju nepotpune znanosti, posebno rada objavljenog 1978. godine u časopisu Gamete Research koji je sugerirao da je magnezij usporio spermu.
Pas sperma izgleda slično ljudskoj spermi, ali za razliku od ljudske verzije, pseća sperma nije spremna oploditi jaje odmah. To je zato što pseća sperma ima sloj kolesterola koji prekriva glavu, gdje se čuvaju DNK informacije. Kada spermatozoidi putuju kroz maternicu ženskog psa, kemikalije, uključujući magnezij, razgrađuju taj premaz. Ako prevlaka ostane netaknuta, DNK sperme ne može oploditi jaje.
Ta ista kupka s kemikalijama govori spermiji da zamahuje repom, što djeluje poput propelera, pomažući mu da uđe u jaje kako bi mogao pohraniti tu DNK. Pomoću magnezija sperma može brže plivati i lakše prodirati u jaje.
Tijekom in vitro oplodnje, sperma se nalazi u epruveti, a ne u maternici, pa su znanstvenici morali ponovno stvoriti kemijsku kupku unutar psećeg tijela. No, nijedan drugi znanstvenik nije mislio da uključuje magnezij zbog rada iz 1978. godine. Bez njega, možete staviti pseću spermu pored jajeta i ništa se neće dogoditi.
"Zašto ne magnezij? Svi koriste ovaj medij bez pitanja, a izumljen je u 1970-ima", kaže glavna autorica ovog članka Jennifer Nagashima, reproduktivna biologinja u Travisovom laboratoriju i članica Zajedničkog programa usavršavanja diplomanata Smithsonian Konzervatorski institut za biologiju i Cornellov Atkinson centar za održivu budućnost.
"Vratili smo se i pogledali", kaže Nagashima. "To je definitivno životna lekcija - sada sve ispitujem."
Od sedam štenaca, dva su od majke beaglea i oca cocker španijela, a pet su iz parova očevih i majki beagleova. (Mike Caroll, Veterinarski fakultet Sveučilišta Cornell) Prethodni istraživači su se također osvrnuli na postupak ljudskog IVF-a u dizajniranju procesa psa, ali naši reproduktivni sustavi imaju neke značajne razlike koje nisu uzete u obzir. Ljudi ovuliraju otprilike jednom mjesečno - što znači da jajnici ispuštaju jaje koje je spremno za oplodnju. Ali psi ovuliraju samo jednom ili dva puta godišnje, a njihova jajašca nisu odmah održiva.
Oslanjajući se na vremensku traku ljudskog tijela za rad sa psima, znanstvenici su prerano uklanjali jaja sa ženskog psa. Umjesto toga, tim je utvrdio da pseća jaja moraju neko vrijeme sjesti unutar jajovoda (jajovoda u ljudi) prije nego što su spremna za IVF.
Kad su Nagashima i njezini kolege uklonili jajašce odmah nakon ovulacije, nijedno jaje nije oplođeno. Ali kada su čekali četiri dana, 80 posto jajašca je oplođeno, ekipa izvještava ovaj tjedan u PLOS ONE .
Nakon što su izvadili jajašca iz pseće maternice, znanstvenici su ih položili u kulturu spermom i čekali oko 48 sati da smjesa stvori nove stanice, što znači da je na putu da postane pseći fetus. Te stanice su zatim uklonjene iz Petrijeve posude, smrznute i kasnije implantirane u surogat psa.
Od 19 oplođenih embrija, sedam sićušnih štenaca beagle-mješavina rođeno je 10. srpnja - nakon desetljeća istraživanja.
"Čujete one prve krikove i to je prilično dobar osjećaj", kaže Travis. Sljedeći korak je naučiti kako ukloniti pseća jajašca bez velike operacije.
Napredujući IVF tehnologiju za pse, znanstvenici bi mogli povećati populaciju ugroženih pasjih vrsta, kaže Margaret Root Kustritz, mala stručnjaka za reprodukciju životinja na Sveučilištu u Minnesoti. Ugroženi kanidi koji ne žele ili ne mogu obnoviti uobičajen način mogli bi poslužiti kao davaoci jaja, čime bi se osiguralo da njihovi vrijedni geni nastave dalje na sljedeću generaciju.
IVF se također može upotrijebiti za smanjenje bolesti kod domaćih pasa. Mnoge čiste pasmine danas pate od genetskih poremećaja koji bi se mogli ukloniti pomoću IVF-a i modernih alata za uređivanje gena. Ovakva istraživanja mogu čak pomoći našem razumijevanju ljudskih bolesti. Dok su nam šimpanze genetski bliže, s psima dijelimo više od 350 obilježja bolesti, što je dvostruko više od bilo koje druge vrste.
"To je ogroman pozitivan korak", kaže Root Kustritz. "Svaka studija koja nam pomaže da bolje razumijemo normalnu reproduktivnu biologiju pomaže nam razmišljati o tome kako bismo to znanje mogli iskoristiti za pomoć životinjama i ljudima."
Nucharin Songsasen (lijevo) i Jennifer Nagashima sa Zavoda za očuvanje biologije Smithsonian vode troje štenca IVF-a u šetnju. (Jefferey MacMillan)
