De virvlende, kjipende valpene i Alexander Travis 'laboratorium virker ikke som medisinske underverker. Men disse lodne underverkene er de første hundene som ble født ved bruk av in vitro-befruktning, en prosess som det har tatt mer enn 30 år å utvikle for hjørnetenner.
Relatert innhold
- Hunder etterligner hverandres uttrykk, også
- Slik gjør du klar til å vinne best i show
- Katter får også brystkreft, og det er mye vi kan lære av det
- Selv småbarn erkjenner den overlegne cuteness av valper og kattunger
Befruktning in vitro (IVF) er prosessen med å befrukte et egg med sæd i et laboratorium. Vi har gjort det med hell hos mennesker og noen få andre dyr siden 1970-tallet, men forskere kjempet for å finne ut hvordan det fungerer for hunder. Teknikken kan bidra til å redde truede hundearter i naturen, og i kombinasjon med genredigeringsmetoder kan det til og med bidra til å gjøre tamrasene sunnere.
"Folk har jobbet med dette siden IVF ble oppfunnet, " sier Travis, en reproduktiv biolog ved Cornell University. "Ingen har noen gang gjort fremskritt med IVF hos hunden. Dette er den første suksessen."
Problemet var delvis fordi biologer gjorde eksperimenter basert på ufullstendig vitenskap, spesielt et papir som ble publisert i 1978 i tidsskriftet Gamete Research som antydet at magnesium bremset sædcellen.
Hundesæd ser ut som menneskelig sæd, men i motsetning til den menneskelige versjonen, er hundesæd ikke klar til å befrukte et egg med en gang. Det er fordi hundesæd har et belegg av kolesterol som dekker hodet, der DNA-informasjonen oppbevares. Når sæd beveger seg gjennom en kvinnelig hundes livmor, bryter kjemikalier inkludert magnesium belegget. Hvis belegget forblir intakt, kan ikke sædens DNA befrukte egget.
Det samme badet med kjemikalier sier at sædcellene vrikker med halen, som fungerer som en propell, og hjelper den å grave seg inn i egget slik at det kan deponere DNA-et. Med magnesium kan sæden svømme raskere og lettere trenge inn i egget.
Under in vitro-befruktning er sædcellene i et reagensrør og ikke en livmor, så forskere måtte lage det kjemiske badet på nytt i hundens kropp. Men ingen andre forskere trodde å inkludere magnesium på grunn av 1978-papiret. Uten det kan du sette hundesæd ved siden av et egg, og ingenting vil skje.
"Hvorfor ikke magnesium? Alle bruker dette mediet uten å stille spørsmål, og det ble oppfunnet på 1970-tallet, " sier studien av hovedlederforfatteren Jennifer Nagashima, en reproduktiv biolog i Travis 'laboratorium og medlem av Joint Graduate Training Program mellom Smithsonian Conservation Biology Institute og Cornells Atkinson Center for a Sustainable Future.
"Vi gikk tilbake og så på det, " sier Nagashima. "Det er definitivt en livstime - jeg stiller spørsmål ved alt nå."
Av de syv valpene er to fra en beagle-mor og en cocker spaniel-far, og fem er fra sammenkoblinger av beagle fedre og mødre. (Mike Caroll, Cornell University of Veterinary Medicine) Tidligere forskere stolte også på den menneskelige IVF-prosessen for å designe hundeprosessen, men reproduksjonssystemene våre har noen markante forskjeller som ikke ble tatt hensyn til. Mennesker har eggløsning omtrent en gang i måneden - noe som betyr at eggstokkene slipper et egg som er klart for befruktning. Men hunder har eggløsning bare en eller to ganger i året, og eggene deres er ikke umiddelbart levedyktige.
Ved å stole på en menneskekropps tidslinje for å jobbe med hunder, fjernet forskere eggene fra den kvinnelige hunden for tidlig. I stedet fant teamet at hundeegg må sitte inne i egglederne (egglederne hos mennesker) en stund før de er klare for IVF.
Da Nagashima og hennes kolleger fjernet eggene rett etter eggløsning, befruktet ingen av eggene. Men da de ventet i fire dager, befruktet 80 prosent av eggene, melder teamet denne uken i PLOS ONE .
Etter å ha fjernet eggene fra hundens livmor, plasserte forskerne dem i en kultur med sædcellene og ventet i omtrent 48 timer på at blandingen skulle lage nye celler, noe som betyr at det var på vei til å være et hundefoster. Disse cellene ble deretter fjernet fra petriskålen, frosset og senere implantert i en surrogathund.
Av 19 befruktede embryoer ble syv små beagleblandinger født 10. juli - etter flere tiår med forskning.
"Du hører de første ropene, og det er en ganske god følelse, " sier Travis. Neste trinn er å lære å fjerne hunden egg uten å gjøre større operasjoner.
Ved å fremme IVF-teknologi for hunder, kunne forskere øke populasjoner av truede hjørnet arter, sier Margaret Root Kustritz, en liten spesialist på reproduksjon av dyr ved University of Minnesota. Truede canids som ikke er villige eller ikke klarer å tilegne seg den vanlige måten, kan tjene som eggdonorer, og dermed sikre at deres verdifulle gener fortsetter til neste generasjon.
IVF kan også brukes til å redusere sykdom hos husdyr. Mange rene raser i dag lider av genetiske lidelser som kan fjernes ved bruk av IVF og moderne genredigeringsverktøy. Slik forskning kan til og med hjelpe vår forståelse av menneskers sykdommer. Mens sjimpanser er genetisk nærmere oss, deler vi mer enn 350 sykdomstrekk med hunder, som er dobbelt så mange som alle andre arter.
"Det er et enormt positivt skritt, " sier Root Kustritz. "Hver studie som hjelper oss med å forstå normal reproduktiv biologi, hjelper oss med å tenke på hvordan vi kan bruke den kunnskapen til å hjelpe dyr og mennesker."
Nucharin Songsasen (til venstre) og Jennifer Nagashima fra Smithsonian Conservation Biology Institute tar tre av IVF-valpene på tur. (Jefferey MacMillan)
