EGenesis, specijaliziran za proizvodnju genetski modificiranih svinja za presađivanje ljudskih organa, objavio je rođenje višestruko uređenih životinja. Izgubili su tri gena, stekli devet, a izgubili i 25 virusa koji su se množili u genomu. Istodobno, svinje su potpuno zdrave i plodne, a njihove stanice ne izazivaju agresiju na komponente ljudskog imunološkog sustava. Klinička ispitivanja transplantacije na ljudima planirana su u narednim godinama. Preprint rada objavljen je na portalu bioRxiv.
Tri su prepreke za transplantaciju ljudskih organa. Prvo je fiziološka kompatibilnost: organ mora biti prikladan po veličini, strukturi i funkciji. U tom je smislu prikladan objekt svinja, čiji se mnogi organi - na primjer, srce ili bubrezi - ne razlikuju značajno od ljudskih.
Druga prepreka je odbacivanje imuniteta. Ljudsko tijelo reagira oprezno na nepoznate molekule, ali neki - na primjer, šećeri na površini stranih stanica - uzrokuju osobito snažnu agresiju.
Konačno, treće su virusi koje svaki organizam nosi u svom genomu. Ne govorimo o aktivnim virusima koji uzrokuju epidemije, nego o endogenim, odnosno onima koji ne ubijaju stanicu, već se množe samo unutar njezine jezgre. Ali ako stanica još uvijek nekako drži pod nadzorom vlastite viruse, ako se strane stanice zaraze novim virusima, onda se možda neće moći nositi s posljedicama njihove reprodukcije.
Da bi organ svinje postao kompatibilan s ljudima, uzimajući u obzir sve ove zahtjeve, potrebno je odjednom izvršiti promjene u velikom broju gena. U početku su to pokušali postići genskim udarcima, a srce svinje s nekoliko udaraca trajalo je u tijelu babuna tri čitave godine.
No 2015. godine američki genetičar George Church i kineski biolog Luhan Yang osnovali su eGenesis, tvrtku čiji je cilj bio stvoriti svinje modificirane s više gena odjednom. Nakon nekog vremena, znanstvenici predvođeni Churchom izvijestili su da su uspjeli potpuno očistiti svinjske stanice od endogenih retrovirusa. Sada su Church i Jan poduzeli sljedeći korak: stvoriti životinje bez virusa i imunološki kompatibilne životinje.
Da bi to učinili, istraživači eGenesis-a morali su razviti protokol u više koraka. Za početak, uzeli su kulturu fibroblasta iz uha obične svinje. Pomoću elektroporacije u njih su uvedene molekule sustava CRISPR / Cas9 kako bi izrezale tri gena iz DNA koja uzrokuju najjače odbacivanje u ljudskom tijelu. Istodobno, u stanice je uveden plazmid s devet novih, već ljudskih gena koji su odgovorni za suzbijanje imunološkog odgovora i procesa koagulacije krvi. Dakle, rezultirajuće stanice ne samo da ne trebaju izazvati imunsku agresiju, već je i suzbiti.
Nakon što su potvrdili da je uređivanje uspjelo, znanstvenici su uklonili jezgre fibroblasta i smjestili ih u jaja bez nuklearne tvari - dugo uspostavljenu metodu kloniranja. Embrioni su se razvili iz jajašaca koje su posađene surogat majke, koje su rodile prasad prve generacije. Ove su svinje još uvijek nosile viruse, ali trebalo je već ispadati da su imunološki kompatibilne s ljudima.
Promotivni video:
Znanstvenici su ponovo izolirali kulturu fibroblasta iz svog tijela i proveli sljedeću fazu uređivanja u njoj: ponovno je pomoću elektroporacije u stanice ušao sustav CRISPR / Cas9 koji je napao gen za reverznu transkriptazu, ključni enzim s kojim se endogeni virusi razmnožavaju u genomu. Nakon toga, izolirane su stanične jezgre, smještene unutar oocita, a dobivene su prasadi druge generacije. Svinje su tako izgubile tri gena, stekle su ih devet, a izgubile su i dvadeset i pet aktivnih množenja virusa.
Istraživači su potvrdili da su uređene svinje genetski stabilne. U njihovim stanicama zapravo je izraženo osam od devet ljudskih gena, a geni koji uzrokuju odbacivanje imunološkog sustava bili su "tihi". Znanstvenici su provjerili na genomu životinja tragove uređivanja izvan cilja i otkrili nekoliko CRISPR / Cas9 "promašaja", ali oni nisu utjecali na regije koja kodiraju proteine DNA.
Sama životinje bile su fiziološki zdrave i plodne. Iako su ometali njihov imunitet i zgrušavanje krvi, njihova krvna slika bila je u granicama normale. Znanstvenici također nisu otkrili učinak uređivanja na rad srca, jetre i bubrega svinja.
Napokon, istraživači su testirali jesu li genetski uređene svinje stekle svojstva potrebna za transplantaciju. Prvo su izolirali staničnu kulturu s zidova krvnih žila svinja i obradili je ljudskim imunoglobulinima: oni se vežu na modificirane stanice za 90 posto manje nego na normalne. Tada su na ove stanice djelovale ljudske proteine komplementa - one reagiraju na prisutnost stranih stanica čak i ranije od imunoglobulina - ali sustav komplementa se aktivirao ne češće nego u slučaju vlastitih, ljudskih stanica.
Tako su znanstvenici uspjeli stvoriti životinje čije stanice ne izazivaju neposrednu agresiju ljudskog imuniteta. Unatoč činjenici da imunološki sustav kasnije može reagirati na strane stanice, prepoznajući na njima rjeđe proteine, to se može riješiti uz pomoć imunosupresiva. Uređivanje, s druge strane, omogućuje vam da izbjegnete akutno odbacivanje i dobijete vrijeme da se korijen ukorijeni unutar tijela. U intervjuu za Science, Yang je pojasnio da se tvrtka planira usredotočiti na predklinička ispitivanja 2020. godine, ali da očekuje prelazak na istraživanje na ljudima u narednih pet godina.
Autorica: Polina Loseva