Sono stati identificati potenziali processi e percorsi femminili specifici nelle cellule germinali primordiali di pollo (PGC) derivate da embrioni precoci. Credito:Kennosuke Ichikawa, Centro per l'innovazione nell'editing del genoma
Gli scienziati sanno che la determinazione del sesso nei vertebrati avviene nelle cellule germinali, le cellule riproduttive del corpo, e nelle cellule somatiche, le cellule che non sono cellule riproduttive. Eppure non hanno compreso appieno i meccanismi attraverso i quali ciò accade. Per comprendere meglio il processo di determinazione del sesso delle cellule germinali, un team di ricerca ha analizzato le cellule germinali nei polli utilizzando il sequenziamento dell'RNA per prevedere il meccanismo che determina il sesso. Il loro studio fornisce informazioni sul meccanismo di determinazione del sesso negli uccelli.
Il team di ricerca dell'Università di Hiroshima ha pubblicato i propri risultati sulla rivista Scientific Reports il 17 agosto 2022.
"Mentre studi precedenti hanno dimostrato che le cellule germinali primordiali di pollo possiedono una caratteristica nella determinazione del sesso, il suo meccanismo rimane poco chiaro. Per risolvere questa sfida, abbiamo rivelato profili di espressione genica di cellule germinali primordiali maschili e femminili derivati da embrioni di pulcino precoci e quindi previsto il meccanismo di determinazione del sesso", ha affermato Kennosuke Ichikawa, ricercatore post-dottorato presso il Genome Editing Innovation Center, Università di Hiroshima. Questa ricerca è la prima a prevedere il meccanismo di determinazione del sesso confrontando i profili di espressione genica delle cellule germinali primordiali aviari in ogni fase embrionale, nonché utilizzando un test di stimolazione.
Gli uccelli hanno meccanismi unici di determinazione del sesso, che sono diversi dai mammiferi. Nei mammiferi, che hanno un sistema cromosomico sessuale XX (femmina) —XY (maschio), la loro determinazione del sesso dipende dall'azione del cromosoma Y. Negli uccelli, che hanno un sistema cromosomico sessuale ZZ (maschio)—ZW (femmina), il loro sesso dipende dall'azione del cromosoma Z. Tuttavia il meccanismo molecolare della determinazione del sesso rimane poco chiaro. Lo sviluppo delle ghiandole riproduttive chiamate gonadi, nelle ovaie o nei testicoli, e lo sviluppo di altre caratteristiche sessuali sono almeno in parte autonomi cellulari. L'indagine dei ricercatori sul meccanismo di determinazione del sesso negli uccelli fornisce loro informazioni sull'evoluzione dei meccanismi di determinazione del sesso dei vertebrati.
Per studiare i meccanismi alla base della determinazione del sesso nelle cellule germinali degli uccelli, il team ha purificato le cellule germinali primordiali maschili e femminili dal sangue e dalle gonadi, utilizzando lo smistamento cellulare attivato dalla fluorescenza. Con questo processo hanno raggiunto una purezza superiore al 96%. Hanno determinato i profili di espressione genica delle cellule germinali primordiali in ogni fase dello sviluppo per ciascun sesso utilizzando l'analisi del sequenziamento dell'RNA, in cui il sequenziamento di prossima generazione viene utilizzato per esaminare la quantità e le sequenze di RNA in un campione. Then, the researchers predicted the sex-determination mechanism of the primordial germ cells using bioinformatic analysis, where computer tools are used to understand biological data. To evaluate the prediction, they stimulated male primordial germ cells with retinoic acid in vitro, and examined the changes in gene expression.
Before settling in the gonads, the female circulating primordial germ cells obtained from blood displayed sex-biased expression. The primordial germ cells from the gonads also exhibited sex-biased expression, and the number of female-biased genes detected was higher than that of male-biased genes. The team realized that the female-biased genes in the primordial germ cells were enriched in some metabolic processes. To reveal the mechanisms underlying this process, the researchers performed stimulation tests.
The team used retinoic acid to stimulate the cultured primordial germ cells collected from male embryos. This stimulation resulted in the upregulation—the process where a cell's components increase—of several female-biased genes. Overall, their results suggest that sex determination in avian primordial germ cells involves aspects of both cell-autonomous and somatic-cell regulation. Moreover, it appears that sex determination occurs earlier in females than in males.
"We successfully predicted female-specific potential processes and pathways in chicken primordial germ cells. We believe our data set can significantly contribute to elucidating the avian sex determination mechanism," said Ichikawa.
Looking ahead to future work, the team plans to use the data set to identify the key molecules directly inducing the feminization of chicken primordial germ cells. "The ultimate goal of this study is to elucidate the sex determination mechanism and then establish a sex selection method in chickens using genome editing targeting the key molecules," said Ichikawa. + Esplora ulteriormente
