Za stare Grke, himer je bio zlobno stvorenje - dio lav, dio koza, a dio zmija. Prva himerna crta koju je stvorio Juan Carlos Ispisua Belmonte 1992. godine bila je mnogo manje zastrašujuća: sastojala se od mišjeg embrija, udubljenog na krilo pilećeg embrija. U to vrijeme Belmonte je bio mladi znanstvenik koji je radio u laboratoriju u Heidelbergu u Njemačkoj. Očaravala ga je misterija ekspresije gena - biološki signali koji upravljaju životinjskim razvojem - i čisti potencijal embrionalnih stanica.
Uzmite bilo koji kralješnjak: piletinu, svinju, čovjeka. U zrelosti se ispostavlja da su potpuno različiti organizmi, ali počinju s gotovo istim stvarima. Belmonte se počeo pitati: ako mišje stopalo može ukorijeniti pileće krilo, što bi drugo moglo biti moguće? Kako inače mogu znanstvenici promijeniti signale koji određuju kakvo će stvorenje postati?
Je li moguće iz jednog stvorenja uzgajati još jednog?
Belmonteovo zanimanje za fleksibilnost embrija bilo je, u izvjesnom smislu, osobno. Kao dijete siromašnih, slabo obrazovanih roditelja u ruralnom južnom dijelu Španjolske, bio je prisiljen napustiti školu nekoliko godina kako bi uzdržavao obitelj radeći na farmi. Tek u adolescenciji vratio se u klas - i od tog trenutka brzo se prebacio iz filozofije (Nietzsche i Schopenhauer bili su mu favoriti) na farmakologiju i genetiku.
Do 2012. Belmonte je postao jedan od vodećih svjetskih biologa, radeći u vlastitoj laboratoriji na Salk Institutu u La Jolli, Kalifornija, i drugoj u rodnoj Španjolskoj. Poput svojih kolega širom svijeta, razmišljao je kako koristiti moćan novi alat u arsenalu discipline - platformu za uređivanje gena CRISPR-Cas9. Nakon što se pojavio prvi ozbiljni rad na CRISPR-u, Belmonte je brzo pronašao cilj. Samo u Sjedinjenim Državama oko 100.000 ljudi se u bilo kojem trenutku nalazi na listi čekanja za transplantaciju organa, a oko 8.000 njih umre svake godine zbog nedostatka donora. Prema Belmonteu, rješenje bi mogao biti CRISPR i himera. Nadao se da će koristiti novu tehniku uređivanja gena kako bi tijela goveda pretvorili u inkubatore za ljudska srca, bubrege, jetru i pluća.
Potraga za Belmonteom započela je proučavanjem na miševima. Pomoću CRISPR-a, on i njegov tim uklonili su gene koji su životinjama omogućili rast više organa, uključujući oči, srce i gušteraču. Umjesto da se omogućeno razvijanje ovih izmijenjenih mišjih embrija, Salkiovi su znanstvenici ubrizgali neke matične stanice štakora u smjesu. Zatim su stanice štakora zamijenile organe koji nedostaju i životinje su živjele normalan život miša. Do 2017. Belmonte i njegovi kolege prešli su na veće teme. Injektirali su ljudske matične stanice u 1.500 uobičajenih svinjskih zametaka, a potom ih ugradili u krmače. U roku od oko 20 dana, neki od njih pretvorili su se u himere od svinja. Bio je to skroman uspjeh. Embrioni su bili više svinja nego ljudi: za 100.000 svinjskih stanica bilo je 1 čovjeka. No, eksperiment je bio uspješan: to su bili prvi himerni embriji stvoreni spajanjem dviju velikih, udaljeno povezanih vrsta.
Promotivni video:
Kao i kod miševa i štakora, Belmonte planira koristiti CRISPR kako bi se isključio nagon svinje za stvaranjem vlastitih organa i zatim popunio jaz s ljudskim stanicama. Ali drugi korak - navođenje ljudskih stanica bržim korenima u svinja - pokazalo se prokleto teškim. „Performanse mišjih štakora su vrlo dobre. Učinkovitost svinjskog čovjeka nije jako visoka. Ovo je problem. Danas laboratorij Belmonte prolazi kroz složen proces pokušaja i pogrešaka - znanstvenici testiraju kako različite stanice životinja i ljudi međusobno djeluju, u nadi da će primijeniti nalaze na himere svinja i ljudi. Ali čak je i ovaj mukotrpan proces, prema znanstvenicima, vrlo brz prema standardima prethodnih godina. Tradicionalnim metodama trebalo bi stotine godina. Ali zahvaljujući CRISPR-u, vrlo brzo možemo prikupiti mnoge gene i modificirati ih.
Ako je CRISPR pomogao Belmonteu u njegovim ambicijama, to ga je također poslalo na jedno od najsurovijih etičkih područja znanosti. Drevni ljudi smatrali su himere kao loš predznak, a moderni ljudi na njih gledaju na isti način - posebno kada je crta između čovjeka i životinja zamućena. Američki predsjednik George W. Bush u svom obraćanju 2006. godine nazvao je stvaranje takvih hibrida jednim od "najokrutnijih zlostavljanja u medicinskim istraživanjima". Godine 2015. Belmonte je saznao da se kandidirao za nagradu Pioneer, jedan od najprestižnijih i izdašnijih potpora Nacionalnog instituta za zdravlje. Tada se ispostavilo da je rad na ovoj liniji obustavljen - zbog njegovog rada s himerima. Iste godine NIH je suspendovao savezna sredstva za bilo kakva istraživanja implantacije ljudskih matičnih stanica u životinjske embrije.navodeći potrebu za promišljanjem etičkih pitanja. Godinu dana kasnije obećano je da će moratorij biti poništen, ali za sada nema sredstava. Belmonte je na kraju osvojio nagradu Pioneer, ali većinu je eksperimenata sa svinjama učinio u Španjolskoj o svom trošku.
John de Vaux, direktor Odjela za inženjerstvo ćelija i tkiva u Sveučilišnoj bolnici Montpellier u Francuskoj, lako predstavlja najgore slučajeve u kojima se pojavljuju himerne svinje. Na primjer, ako previše ljudskih stanica uđe u svinjski mozak, tada bi životinja teoretski mogla razviti nove vrste svijesti i inteligencije. (U 2013. godini, znanstvenici iz Rochestera u New Yorku miševima su ubrizgali ljudske stanice mozga - a miševi su bili pametniji od svojih vršnjaka.) "Bilo bi grozno zamisliti oblik ljudske svijesti zarobljen u tijelu životinje", kaže de Vaux. Što ako su znanstvenici nehotice stvorili svinju koja bi mogla smisliti vlastitu patnju s osjećajem moralne nepravde? Čak i ako možete ubiti životinju kako bi uzeli njene organe, što se mnogi aktivisti za dobrobit životinja ne bi složilibilo bi monstruozno ubiti stvorenje s humanoidnim intelektom da bi mu oduzelo gušteraču.
Belmonte nudi izravno rješenje ovog problema: potrebno je više CRISPR-a. Korištenjem uređivanja gena, rekao je, znanstvenici bi mogli spriječiti ljudske stanice da koloniziraju svinjski mozak. Takve intervencije mogu spriječiti ljudsku DNK da uđe u prasad svinjskih klica, tako da se ne prenese budućim ljudskim prasadima. To je još jedan scenarij zbog kojeg se bioetika mršti. "U laboratoriju postoje tehnologije koje bi nam mogle pomoći da izbjegnemo ta etička pitanja", kaže Belmonte.
Istraživanje kimere samo je jedna od glavnih linija istraživanja u laboratoriju 58-godišnjeg Belmontea pomoću CRISPR-a. On i njegov tim također provode mnoge eksperimente u epigenetskom uređivanju, varijaciji CRISPR-a koja modulira ekspresiju gena, a ne da prekida sam DNK slijed. Zahvaljujući tome, simptomi dijabetesa, bubrežnih bolesti i mišićne distrofije kod miševa potpuno su poništeni. Možemo reći da znanstvenici pokušavaju prevladati samo starenje.
"On gura granice onoga za što smo trenutno sposobni", kaže Pablo Juan Ross, profesor na Odjelu za zoologiju Sveučilišta u Kaliforniji, koji eksperimentira s himerima na svinjama i ovcama u vlastitom laboratoriju. Oba znanstvenika su zainteresirana za dokazivanje vrijednosti uređivanja gena i stvaranja himera. Ross se kladio da se ne možemo odreći tehnologije koja će nam omogućiti uzgoj organa u životinjama, a da ne čekamo da još jedan tinejdžer umre u prometnoj nesreći.
Ali Belmonte se ne žuri, unatoč vlastitoj nestrpljivosti. Odlučio je uništiti prve plodove embrionalnih himernih svinja tijekom prvog tromjesečja, ne čekajući da se razviju u nešto etički složenije - unatoč činjenici da će u Španjolskoj, gdje su odgajani, pravila dopustiti Belmonteu da ubija životinje u bilo kojem trenutku. Pazi na uređivanje gena kod ljudi. "Moramo naučiti puno više prije nego što upotrebljavamo CRISPR na ljudima", kaže on. "Ne bih se još usudio odvesti ga van laboratorija."
Napredak ne bi trebao biti samo u znanosti. Mora se održati i temeljita rasprava o uređivanju gena - i mora postojati glas ne samo među znanstvenicima, već i među liječnicima, javnošću i vladom. De Vaux se slaže: "Einstein je temeljno istraživao fiziku. Ali na nacionalnoj razini odlučeno je primijeniti te rezultate na bombardiranje Hirošime - ne na razini znanstvenika."
Belmonte čvrsto vjeruje da su danas znanstvenici na pragu izliječenja bolesti, preokrenuli starenje i spasili živote odraslim organima. Može promijeniti vlastitu evoluciju, vlastitu vrstu.
Slažete li se s njim?
Ilya Khel