Surrogate Sire Technology (فناوری پدر اجاره ای یا پدر جایگزین)
رستم عبداللهی |
۲۰ مرداد ۱۳۹۸

You may have heard Surrogate mother, but it was my first time that I heard Surrogate Sire. A Surrogate mother is a woman who bears a child on behalf of another woman, either from the implantation in her uterus of a fertilized egg from the other couple or from her own egg fertilized by the other woman’s partner. Similarly, surrogate sire is a father whose own sperm production has been disabled by gene editing — with sperm-producing stem cells from another male pass along ‘elite’ genes to offspring. In fact, “Surrogate sire technology allows the creation of males that lack their own germline cells, but have transplanted spermatogonial stem cells from donor males.

Park et al. (2017) reported that they had used the gene-editing technique CRISPR–Cas9 to disable a gene called NANOS2 in pigs. Pigs that carry two copies of the disabled gene can’t produce sperm and are ideal surrogate sires.

A team led by Michael McGrew from the University of Edinburgh’s Roslin Institute (Taylor et al., 2017) created sterile female chickens using a different gene-editing system to disable a gene called DDX4. Females that inherit the disabled gene from their fathers would be sterile, and could be transformed into surrogate mothers.

It should be noted that this technology has some drawbacks. For instances, Oatley et al. (2012) reported that the cells survived and generated sperm that seemed normal — but there were far fewer than would be expected from a typical sire.

Oatley noted that his technique is about five years from the farmyard. But it is unclear whether this thechnolgy can be adopted or not. As noted in a paper by Simianer (2016), in order a technology can be adopted four criteria should met: 1) it must be suitable for daily use, 2) it must provide an added breeding value, 3) the technology should be cost efficient, and 4) the society must accept their application in the food chain.

To date, a study has been done on application of Surrogate Sire Technology in Livestock Breeding programs by computer Simulation (Gottardo et al., 2019). They found that using surrogate sire technology would significantly increase the genetic merit of commercial sires, by as much as 6.5 to 9.2 years’ worth of genetic gain compared to a conventional breeding program.

 

I believe that if scientists remove technical obstacles of surrogate sire technology, the technique could prove invaluable for pigs, beef, chickens and other livestock that are tricky to breed using artificial insemination. The technique could also aid efforts to conserve species for which semen storage is difficult, including many birds.

 

شما هم احتمالا مثل من رحم اجاره­ای یا مادر جایگزین را شنیده بودید اما پدراجاره­ای (البته اصطلاح خوبی در زمان فارسی نیست) یا پدر جایگزین را برای اولین بار هست که می شنوید. مادر جایگزین مادری است  که در آن یک زن (مادر جایگزین) فرزند زوجی را که به روش‌های معمول قادر به بچه‌دار شدن نیستند یا زوجه نمی‌تواند یا نمی‌خواهد که مراحل بارداری را طی کند، در رحم خود حمل می‌کند. ولی پدر جایگزین پدری است که با استفاده از فناوری ویرایش ژن (Gene Editting) فرایند اسپرم سازی او متوقف شده است اما با استفاده از سلوهای بنیادی اسپرم ساز پدر دیگر میتواند فرایند اسپرم سازی را ادامه دهد. در حقیقت استفاده از پدر جایگزین در دامپروری و اصلاح نباتات کاریرد دارد به ویژه برای گونه هایی مانند خوک، گاو گوشتی، طیور و همچنین گونه های در حال انقراض که انجماد و ذخیره اسپرم آنها مشکل است. با استفاده از این تکنولوژی میتوان ژن هایی یک پدر برتر را با انتقال سلول های اسپرم ساز انها به پدران گیرنده در سطح گله با فراوانی و سرعت زیاد پخش کرد و یک پدر برتر (super dad) تعداد زیادی فرزند در سطح جامعه داشته باشد. در گاوشیری به دلیل موفقیت تلقیح مصنوعی استفاده از فناوری پدرجایگزین به نظر نمی رسد چندان مورد استقبال واقع شود.

این فناوری یکی از جدیدترین فناوری ها و هنوز در مرحله تحقیق و توسعه است و طبق نظر Jon Oatley  حدود ۵ سال دیگر زمان لازم است تا این تکنیک به بلوغ برسد و در سطح مزارع بکار برود. همانند هر فناوری دیگر چالش هایی در پیش روی این فناوری برای قبول شدن در سطح مزرعه وجود دارد (Simianer, 2016). این چالش های عبارتند از ۱) باید این فناوری به بلوغ برسد یعنی نرخ موفقیت بالایی داشته باشد، ۲) باید ارزش افزوده ژنتیکی ایجاد کند، ۳) باید از نظر اقتصادی مقرون بصرفه باشد و ۴) باید از نظر اخلاقی و اجتماعی و قانونی مانعی نداشته باشد.

در آزمایشگاه و همچنین با استفاده از شبیه سازی تحقیقاتی در این زمینه صورت گرفته است. Park و همکاران (۲۰۱۷) با غیر فعال کردن ژن NANOS2  در خوک با استفاده از فناوری ویرایش ژن دریافتند، خوک هایی که دو کپی از ژن غیر فعال دارند تولید اسپرم در آنها متوقف شده است و حالت های دیگر ژن مانند حالت معمول تولید اسپرم را ادامه دادند. گروهی دیگر از موسسه روزلین اسکاتلند با غیرفعال کردن ژن DDX4 در مرغ باعث ناباروری آن شدند و دریافتند مرغ هایی که ژن غیرفعال شده را از پدرشان به ارث برده اند نابارور هستند و میتوانند به عنوان مادر جایگزین استفاده شوند. برای مطالعه بیشتر به مقالات زیر رجوع کنید.  

 

Taylor, L., Carlson, D. F., Nandi, S., Sherman, A., Fahrenkrug, S. C., & McGrew, M. J. (2017). Efficient TALEN-mediated gene targeting of chicken primordial germ cells. Development۱۴۴(۵), ۹۲۸-۹۳۴٫

 

Oatley, J. M., & Brinster, R. L. (2012). The germline stem cell niche unit in mammalian testes. Physiological reviews۹۲(۲), ۵۷۷-۵۹۵٫

Park, K. E., Kaucher, A. V., Powell, A., Waqas, M. S., Sandmaier, S. E., Oatley, M. J., … & Lillico, S. G. (2017). Generation of germline ablated male pigs by CRISPR/Cas9 editing of the NANOS2 gene. Scientific reports۷, ۴۰۱۷۶٫

Simianer, H. (2016). Genomic and other revolutions—why some technologies are quickly adopted and others are not. Animal Frontiers۶(۱), ۵۳-۵۸٫

 
avatar
2 Comment threads
2 Thread replies
0 Followers
 
Most reacted comment
Hottest comment thread
3 Comment authors
محمد قادرزادهرستم عبداللهیMohammad Razmkabir Recent comment authors
جدیدترین قدیمی ترین بیشترین رای
Mohammad Razmkabir
Mohammad Razmkabir

سلام و سپاس بابت به اشتراک گذاری مبحث پدر جایگزین.
شاد و برقرار باشید.

محمد قادرزاده
محمد قادرزاده

سلام و وقت بخیر آقای دکتر عبداللهی در صنعت گاو شیری، تلقیح مصنوعی جهت ایجاد دام های برتر از پدر با ژنتیک مناسب از گذشته خوب جا افتاده است، همچنین در اغلب گونه ها برای انتقال همزمان اثرات افزایشی و غیر افزایشی ژنها، کلونینگ را پیشنهاد می کردند. استفاده از پدر اجاره ای که فرآیند تولید اسپرم آن قطع شده و با کمک سلولهای بنیادی یک دام برتر دیگر اسپرم تولید می کند دارای پیچیدگی بیشتری است چرا که ویرایش ژنوم نیز مخاطرات خاص خود را دارد جدا از بحث هزینه های این تکنیک، باید نرخ خطای دست ورزی را… بیشتر