Međunarodna skupina znanstvenika predvođena Španjolcem Juanom Balmonteom, poznatim po svom radu na polju matičnih stanica, uspjela je stvoriti embrije humanih i svinjskih himera, koji bi u budućnosti mogli postati izvor donorskih organa. Drugi tim istraživača koristio je viruse za liječenje urođene gluhoće kod miševa. "Lenta.ru" govori o uspjehu genetskog inženjeringa vezanog za medicinu.
Stvaranje genetski modificiranih organizama nije jedini način na koji genetski inženjering može ugoditi čovječanstvu. Biotehnologija omogućuje ne samo promjenu gena za poboljšanje poljoprivrednih biljaka i životinja, već i liječenje prethodno neizlječivih bolesti. Ironično je da za to znanstvenici koriste vječne neprijatelje čovjeka - viruse. Potonji se koriste za stvaranje vektora koji dostavljaju DNK do željenih stanica. Drugi smjer koji može uplašiti ljude koji nisu previše upućeni u znanost jest stvaranje himera zametaka koji kombiniraju stanice ljudi i drugih organizama. Međutim, ono što se isprva čini zlosretnim zapravo će se pokazati kao prikladan način stvaranja organa.
Bubrezi ili pluća koji su dobiveni uzgojem himernih embrija bit će prikladni za transplantaciju ljudima kojima je to potrebno. Oni koji se plaše ustanika mutanta trebali bi misliti da stvarne prednosti ove tehnologije nadmašuju nejasne strahove pesimističkih pisaca znanstvene fantastike.
S lijeva na desno: normalan miš, miš s kavezima za štakora, štakor s kavezima za miša, normalan štakor
Slika: Nakauchi i sur. / Sveučilište u Tokiju
Da biste odagnali strahove, morate razumjeti što i kako rade znanstvenici koji stvaraju himere. Glavni materijal s kojim istraživači rade su matične stanice koje imaju pluripotenciju - sposobnost transformacije u druge stanice u tijelu (živce, masti, mišiće itd.), Osim placente i žumanjke. Uvode se u embrije drugih organizama, nakon čega se zametak razvija dalje.
Promotivni video:
Pigmen
Tako je međunarodni tim znanstvenika iz Sjedinjenih Država, Španjolske i Japana uspio stvoriti himere od svinja, miša i štakora. To su izvijestili u članku objavljenom u časopisu Cell, koji je postao prvi dokument koji je podržao uspješnu "himerizaciju" srodnih vrsta.
Glavni problem je što nije dovoljno uvesti pluripotentne stanice u zametak i čekati da izađe nešto dobro. Umjesto toga, može završiti u organizmu s katastrofalnim poteškoćama u razvoju, uključujući stvaranje teratoma. Geni u embrionima primatelja moraju biti isključeni tako da ne mogu formirati specifična tkiva. U tom slučaju implantirane matične stanice preuzimaju zadatak rasta organa koji nedostaje.
Prvo su znanstvenici ubrizgali matične stanice štakora u mišje embrije u fazi blastociste, kada je fetus kugla od nekoliko desetaka stanica. Ova metoda se naziva komplementacija embrija. Cilj eksperimenta bio je otkriti koji faktori igraju vodeću ulogu u intermedijskom himerizmu. Embrioni su preneseni u tijelo ženki miševa, nakon čega su se razvili u žive himere, od kojih je jedan preživio do dvije godine.
Geni u embrionima su isključeni upotrebom tehnologije CRISPR / Cas9, koja pravi provale u određenim regijama DNA. Na primjer, istraživači su prilikom testiranja svog pristupa blokirali aktivnost gena koji ima važnu ulogu u stvaranju gušterače. Miševi koji su se rodili uginuli su kao rezultat, ali organ koji je nedostajao razvio se kad su pluripotentne stanice štakora unesene u embrione. Znanstvenici su isključili i gen Nkx2.5, bez kojeg su zameci pretrpjeli ozbiljne srčane mane i pokazalo se da su nerazvijeni. Himerizacija je pomogla da embriji postignu normalan rast, međutim, nisu dobijene žive himere.
Foto: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Salk Institut za biološke studije
Ispitivanje rezultirajućih štakora na miševima pokazalo je da različita mišja tkiva sadrže različit udio stanica štakora. Kad su znanstvenici pokušali ubrizgati stanice štakora u svinjske blastociste, a zatim obavili genetsku analizu embriona starim četiri tjedna, nisu pronašli DNK glodara. Ovo sugerira da nisu sve životinje pogodne za međusobno himeriziranje, a uspješno cijepljenje matičnih stanica iz nekih zametaka na druge može ovisiti o genetskim, morfološkim ili anatomskim čimbenicima.
Glavni cilj znanstvenika bio je stvaranje himera čovjeka i svinje, kako bi se utvrdilo kako će se razvijati ljudska tkiva unutar embrija životinje bez kopita koja ne pare. Koristili su svinjske blastociste i pomoću laserskog snopa napravili mikroskopske rupe za naknadno ubrizgavanje različitih skupina pluripotentnih stanica koje su uzgajane u različitim uvjetima. Zatim su embriji prebačeni u krmače, gdje su se uspješno razvijali. Praćenje dinamike ljudskog materijala provedeno je pomoću fluorescentnog proteina, za proizvodnju kojeg su programirane ljudske matične stanice.
Kao rezultat, u svinjskom embriju nastale su stanice koje su prekursori različitih vrsta tkiva, uključujući srce, jetru i živčani sustav. Hibridi svinja / ljudi ostavljeni su da se razvijaju tri do četiri tjedna, nakon čega su uništeni iz etičkih razloga.
Gluhi miševi
Američki znanstvenici iz Bostona nedavno su uspjeli vratiti sluh miševima koji pate od rijetkog genetskog poremećaja funkcije unutrašnjeg uha. Da bi to učinili, koristili su biološki sustav za dostavu gena (vektor) temeljen na neutraliziranim virusima. Istraživači su modificirali adeno-pridruženi virus koji inficira ljude, ali ne uzrokuje bolest.
Zarazni agent može prodrijeti u stanice dlake - receptore slušnog sustava i vestibularnog aparata u životinja. Biotehnolozi su pomoću vektora popravili neispravni Ush1c gen u stanicama tek rođenih živih miševa. Ova mutacija uzrokuje gluhoću, sljepoću i neravnotežu. Kao rezultat toga, poboljšao se sluh životinja, što im je omogućilo razlikovati čak i tihe zvukove.
Genetski inženjering, dakle, nije način za stvaranje mutanata koji prijete čovječanstvu. Ovo je neprestano poboljšavajući skup metoda i sredstava za poboljšanje života i zdravlja ljudi, posebno onih kojima je velika potreba. Kako stvaranje himera i genske terapije nije tako jednostavno implementirati i ponekad zahtijevaju pametna rješenja, razvoj biotehnologije ne ide tako brzo kao što bismo željeli. Međutim, godišnje se objavljuju deseci znanstvenih radova koji produbljuju i obogaćuju naše znanje i vještine.
Aleksandar Enikeev