I cambiamenti nell'RNA dello sperma possono modellare le generazioni future, avvertono gli scienziati

Mentre il resto del mondo discute l'etica dei bambini del design, un team della University of Massachusetts Medical School (UMass) ha dimostrato che potremmo non aver bisogno di CRISPR per cambiare i geni delle generazioni future. Il loro articolo, pubblicato questa settimana sul giornale Cellula evolutiva, dimostra che cose come la dieta e lo stress potrebbero influire su alcuni aspetti cruciali genetico componenti dello sperma e che questi piccoli cambiamenti hanno effetti reali su come si sviluppano i bambini.

Allo stesso modo in cui i razzi diretti nello spazio contengono "payload" come satelliti o astronauti che combattono palle giganti di urina, anche gli spermatozoi sono come piccoli razzi contenenti il ​​loro carico: "piccoli RNA". Questo studio ha scoperto che non solo le sequenze di RNA giocano un ruolo cruciale nel modo in cui i geni vengono espressi precocemente nello sviluppo umano, ma possono anche essere radicalmente modificati dallo stile di vita dei padri. Cose come la dieta e, in particolare, lo stress possono cambiare la composizione di questo cruciale carico di RNA e portare a cambiamenti osservabili nella prole, afferma il ricercatore Colin Conine, Ph.D., presso il Rando Lab della UMass Medical School.

"I laboratori di tutto il mondo sono stati in grado di collegare i cambiamenti nello stile di vita del papà ai cambiamenti nell'RNA nello sperma, e quindi questo porta ai fenotipi nella prole", dice Conine. Inverso. "Il nostro studio è stato uno dei primi a vedere davvero come i piccoli RNA influiscono sullo sviluppo iniziale. Volevamo chiedere, quali sono i primi passi che portano a questi fenotipi lungo la strada?"

Per fare questo, i ricercatori hanno ideato un esperimento in cui hanno testato come lo sperma proveniente da diverse aree di testicoli del topo influisse sull'espressione genica in alcuni embrioni di piastre di Petri. Lo sperma dal caput (latino per "testa"), o cima del testicolo, in realtà ha diversi tipi di RNA che lo sperma raccolto dal cauda (latino per "coda"), o il fondo del testicolo, dove attende pazientemente in un serbatoio da eiaculare. Stranamente, questo in realtà ha funzionato come un buon modo per testare in che modo i cambiamenti dello stile di vita potrebbero effettivamente cambiare l'interazione dello sperma con gli embrioni perché ha permesso ai ricercatori di indagare su come le differenze nell'RNA (come quelle risultanti dalla dieta o dallo stress) potrebbero influire sul modo in cui si sono sviluppati gli embrioni.

L'iniezione di questi diversi tipi di sperma negli embrioni ha prodotto strani risultati. Quando iniettavano il caput spermatozoi negli embrioni, tendevano a sovraesprimere determinati geni e in alcuni, alla fine falliscono, qualcosa che la squadra chiamava "fenotipo letale". Ma ancora più importante, erano in grado di dimostrare che gli RNA nello sperma sono importante per lo sviluppo dell'embrione mostrando un effetto inverso. Conine dice che sono stati in grado di farlo salvare alcuni di questi embrioni condannati li iniettavano con RNA dalla porzione di cauda del testicolo, che conteneva sperma sano e maturo.

"Sembra che i piccoli RNA nello sperma siano in grado di regolare l'espressione genica nell'embrione", dice. "Ma ciò che è abbastanza chiaro è che siamo in grado di salvare quei cambiamenti nell'espressione genica restituendo gli RNA che sappiamo sono normalmente acquisiti durante la maturazione dello sperma."

Questi risultati mostrano un tipo di causa ed effetto, sebbene Conine sia ancora incerta su come questa catena di comando si dispieghi in dettaglio. Aspetti della vita, come lo stress o la dieta, cambiano i livelli di specifici tipi di RNA nello sperma. Questi RNA vengono poi inviati dallo sperma all'embrione dove, come questo studio ha dimostrato, può portare a strani schemi di espressione genica in futuro. L'importante takeaway è che i cambiamenti nell'RNA di papà sono più che probabili portare a qualche tipo di cambiamento nell'embrione.

A questo punto in realtà non sappiamo se questi nuovi modelli di espressione genica potrebbero essere necessariamente cattivi, dice Conine, ma saranno sicuramente diversi. Potrebbero volerci anni prima che capiamo veramente quali saranno i veri cambiamenti negli esseri umani portati da embrioni con strane sequenze di RNA. Ma studi come questo sono un inizio.