¿Qué pasaría si tomas ADN humano y lo inyectas en el óvulo de un animal?

En realidad, un proceso esencialmente equivalente es bien conocido y fue importante para el Proyecto del Genoma Humano. Y aunque nadie intentó que se desarrollara esa célula (no podían, ya que no eran óvulos sino más bien somáticos), los resultados deberían sugerir fuertemente lo que sucedería.

La Hibridación de células somáticas (SCH) es una tecnología en la que dos células somáticas se fusionan utilizando un virus especial o un tratamiento químico. Después de la fusión, las células típicamente pierden pares de cromosomas hasta que son aproximadamente normales.

Las fusiones entre células B de ratón y células de cáncer de ratón producen hibridomas, líneas celulares inmortales que secretan un solo tipo de anticuerpo: anticuerpos monoclonales. Los anticuerpos monoclonales son cada vez más importantes para la investigación, el diagnóstico y la terapéutica.

Si fusionas una célula humana con una célula de roedor, por razones desconocidas, los cromosomas humanos suelen ser los que se pierden. Sin embargo, ya sea por suerte o por engaño (es decir, poner un marcador seleccionable o seleccionable en un cromosoma humano), uno puede encontrar células que contienen principalmente ratones pero algunos cromosomas humanos. Esta fue una importante técnica de mapeo temprano de genes; si hay una manera de distinguir entre una proteína humana y su ortólogo de ratón, como un anticuerpo o una diferencia en la movilidad electroforética, entonces podría usar SCH para mapear el cromosoma del gen de esa proteína.

Si eliminas las células humanas con radiación ionizante antes de la fusión, los cromosomas se romperán y reorganizarán. Entonces ahora las células post-fusión tendrán cromosomas humanos parciales. Al determinar la frecuencia con la que dos marcadores genéticos (típicamente analizados por PCR) son heredados conjuntamente, se puede calcular una distancia entre ellos. Dichos mapas híbridos de radiación permitieron medir distancias de largo alcance entre marcadores, mucho más tiempo que los clones de ADN en YAC o BAC (Cromosomas Artificiales de Levaduras y Bacterias, respectivamente) podrían lograr.

Así que de vuelta a tu pregunta. Es de esperar que durante las primeras divisiones celulares muchos de los pares de cromosomas se desprenderían. Entonces, el embrión temprano sería una quimera con muchos cariotipos diferentes.

Es difícil imaginar que tal embrión se desarrolle en algo menos que caótico. Gran parte de la evolución entre las especies de mamíferos está en el control de los genes, que están modulados en gran parte por proteínas llamadas factores de transcripción, que se unen a los elementos de control (promotores y potenciadores) cerca de otros genes. En la mayoría de los casos, la expresión de cualquier gen dado es una función compleja de las entradas de múltiples factores de transcripción. Los potenciadores y los promotores están sujetos tanto a la deriva aleatoria como a la selección para dirigir los diferentes programas de expresión que se encuentran en humanos y en un mamífero diferente. Los factores de transcripción y sus objetivos no se encuentran en el mismo cromosoma con más frecuencia que en el azar, por lo que cada célula del embrión tendría muchos casos de factores de transcripción y objetivos no coincidentes. Por lo tanto, se esperaría que muchos genes humanos se expresaran en un patrón como el patrón de expresión esperado humano o de ratón (si se fusiona con el ratón).

Como se señala en otra respuesta, el hecho de que se vean tan pocas aneuploidías cromosómicas completas, o incluso aneuploidías parciales grandes en nacimientos vivos, es un indicador de cuán sensible es el desarrollo al contenido genético alterado. Lo que está proponiendo resultaría en un enorme grado de aneuploidía, tal vez casi equivalente a perder pares completos de cromosomas.

Pensamiento final: su pregunta podría tener incluso menos probabilidades de comportarse bien, si está proponiendo agregar esos cromosomas a un huevo haploide. Ahora tienes una célula tremendamente aneuploide; los cromosomas humanos no se emparejarán con los cromosomas no humanos (aunque no sé si alguien ha intentado hacer híbridos somáticos de simios humanos).

Hasta cierto punto, depende de lo que quiere decir con “ADN humano”. Si se inyectara un pequeño fragmento de ADN, dependiendo de la secuencia, podría obtener algún tipo de expresión transitoria de proteínas … al menos brevemente. Suponiendo que está hablando de un pequeño fragmento de ADN, la célula reconocerá que esto es, de alguna manera, inapropiado y, en última instancia, degradará el fragmento.

Por otro lado, si se trata de colocar una pieza más grande de ADN, pero algo que aún es subcromosómico en términos de tamaño, en una célula, uno supondría que aún habría algún tipo de proteínas hospedadoras adheridas, y este gran complejo de ADN / proteína, fuera del núcleo, probablemente sería reconocido como extraño … probablemente detectado como algún tipo de daño celular, y simplemente destruido. En ausencia de daño real al ADN de la célula en la que se inyectó el fragmento, es poco probable que la célula reclute cualquiera de los diversos mecanismos de reparación del ADN que podrían recombinar el ADN extraño en el ADN de la célula. Todo esto, por supuesto, se complica aún más por el hecho de que dijiste “célula”, que interpreto como citoplasma, y ​​no dijiste “núcleo”.

Si pudieras interrumpir el núcleo para inyectar ADN y aún tener un núcleo funcional, mi respuesta seguiría siendo la misma. En el caso de que la célula realmente tome el ADN en su núcleo y exprese el ADN, probablemente resulte en la muerte de la célula, ya que las células generalmente no toleran que sus programas genéticos estén altamente alterados. El equilibrio de la expresión génica es críticamente importante en términos de desarrollo orgánico, por lo que puede olvidarse de cualquier tipo de desarrollo de animales quiméricos.

La importancia de algo así como el equilibrio de productos genéticos en una célula está perfectamente ilustrada por las trisomías cromosómicas en humanos; la mayoría de ellos son letales, y los que realmente sobreviven, generalmente resultan en algún tipo de trastorno importante del desarrollo. Notarás, si eliges estudiarlo, que los cromosomas que tienden a tolerar las trisomías tienden a ser los cromosomas más pequeños, lo que respalda aún más la noción de que el equilibrio general de los productos genéticos es supercrítico en términos de desarrollo orgánico. .

Si la célula fuera anucleada y usted introdujera un núcleo humano, dependería del tipo de animal. Si fuera otra especie simiesca, podría sospechar que crecería y produciría un ser humano. Si fuera muy diferente, es posible que no arranque el proceso de división celular correctamente y que la célula simplemente muera.

Si la célula fuera nucleada y añadieras ADN humano al ADN del animal, entonces habrías aumentado el número de copias de un grupo de genes, tendrías una confusa combinación de genes homeobox y un grupo de proteínas y objetivos reguladores que no coinciden. La célula morirá o se desprenderá de algunas divisiones celulares antes de morir.

¿Crees que podría funcionar? Linda. Por supuesto, pruébalo. Si lo hace, serás recordado para siempre. Cuando no lo hace, es probable que realmente haya aprendido una o dos cosas, que generalmente es algo bueno.