Diese Mäuse haben 2 Väter, aber keine Mutter

Um Nachkommen zu zeugen, braucht es eine Mutter und einen Vater. Zumindest ist das der Regelfall und wird seit jeher von Säugetieren wie Mäusen praktiziert. Es geht anscheinend aber auch anders. 

Denn Forschern ist es gelungen, Mäuse mit 2 Vätern, aber ohne genetische Mutter zu züchten. Die Mäuse sind auch in der Lage, sich fortzupflanzen, wie scinexx berichtet. 

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Das 1x1 der Fortpflanzung

Um die mutterlosen Mäuse zu zeugen, nutzten die Forscher nur die Spermien der 2 genetischen Väter. Normalerweise braucht es aber Mutter und Vater für die Fortpflanzung, weil manche Gene nur aktiv sind, wenn sie von einem bestimmten Elternteil stammen. Diese ergänzen sich dann, wodurch sich ein Embryo entwickeln kann. 

Wie bei allen Säugetieren enthält jede Körperzelle 2 Chromosomensätze, also einen vom Vater und einen von der Mutter. Säugetiere gelten daher als diploid. Die Forscher konnten nun aber selbst entscheiden, welche Chromosomenkopien aktiv sein bzw. welche stillgelegt werden sollen. 

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Das Imprinting als Schlüssel 

Möglich wurde das durch gezielte Eingriffe in das genomische Imprinting, eine Art genetisches Steuersystem, bei dem Gene unterschiedlich chemisch markiert und “aktiviert oder deaktiviert” werden. Konkret verwendeten sie DNA-Anhänge, die sie in 7 Genregionen manipulieren konnten, um die normalerweise benötigten mütterlichen Prägungen künstlich nachzuahmen. 

Hätten sie das nicht getan, wären die Mäuse gestorben bzw. nicht lebensfähig. „Das Imprinting ist wahrscheinlich die Hauptbarriere, die Embryos mit 2 Eltern gleichen Geschlechts an ihrer Entwicklung hindert“, sagt Yanchang Wei vom Zentrum für Reproduktionsmedizin der Shanghai Jiao Tong University. 

Seine Kollegen und er hatten in der Vergangenheit bereits Erfahrung mit diesen Prägungsmustern gesammelt. 2018 konnten sie beispielsweise die Gene so anpassen, dass lebensfähige Mäuse mit 2 Müttern entstanden sind. Als sie ein vergleichbares Experiment mit 2 Vätern durchführten, sind die Tiere gleich nach der Geburt gestorben. 

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Wie die Forscher vorgingen

Nun haben Wei und sein Team es also geschafft, dass auch die “mutterlosen” Mäuse überleben. Möglich war das mit einer 2021 entwickelten Variante der Genschere CRISPR/Cas9. Denn damit konnten die essenziellen Stellen in der DNA entdeckt und anschließend verändert werden. 

Um die DNA-Anhänge, die bestimmte Gene aktivieren oder deaktivieren, zu verändern, nutzten sie eine entkernte Eizelle (also eine Eizelle ohne DNA) und injizierten die Spermienkerne. Danach spritzten sie die CRISPR/Cas9-Genwerkzeuge in die Eizelle, womit die mütterlichen Imprints nachgeahmt werden konnten. So sind die Spermienköpfe miteinander verschmolzen und es kam zur erfolgreichen Zellteilung. 

Im nächsten Schritt brauchte es dann doch wieder die Weibchen. Denn 259 solcher Embryos, die aus 2 Spermien erzeugt wurden, wurden 18 Leihmutter-Mäuse eingepflanzt. 16 Mäuse wurden daraufhin trächtig. Insgesamt 7 Mäuse sind in den Mausmüttern herangewachsen, 4 starben jedoch vor der Geburt und eines war zu groß.  

2 Mäuse haben überlebt 

2 Mäusemännchen haben es dann aber doch geschafft und überlebt. „Diese beiden Jungtiere hatten normale Größe und Morphologie und wuchsen zu adulten Mäusemännchen heran“, heißt es in der Studie. 

Die Mäuse sind nicht nur gesund, sondern auch fortpflanzungsfähig. Dafür taten sie sich auf traditionelle Weise mit Mäuseweibchen zusammen und zeugten mehrere gesunde Mäusebabys.  „Auch ihre Nachkommen scheinen in Bezug auf Gewicht, Größe und Aussehen völlig normal“, so Wei. Das Team ist überzeugt, dass es mithilfe der Edititierung der Imprintingmuster eine natürliche Barriere bei der Fortpflanzung von Säugetieren überwinden konnte. 

Auch Menschen sind Säugetiere, das Problem ist nur, dass solche Tests bei Menschen aus ethischen Gründen nicht erlaubt sind. Zudem müssten die Imprinting-Muster beim Menschen denen der Maus stark ähneln.