EGenesis, ki je specializiran za proizvodnjo gensko spremenjenih prašičev za presaditev človeških organov, je napovedal rojstvo več urejenih živali. Izgubili so tri gene, pridobili devet, izgubili pa so tudi 25 virusov, ki se množijo v genomu. Hkrati so prašiči popolnoma zdravi in rodovitni, njihove celice pa ne povzročajo agresije na sestavnih delih človeškega imunskega sistema. V prihodnjih letih načrtujejo klinična preskušanja presaditev na ljudeh. Na portalu bioRxiv je objavljen uvodni del dela.
Za presaditev človeških organov obstajajo tri ovire. Prva je fiziološka združljivost: organ mora biti primeren po velikosti, zgradbi in funkciji. V tem smislu je priročen predmet prašič, katerega mnogi organi - na primer srce ali ledvice - se bistveno ne razlikujejo od človeških.
Druga ovira je imunsko zavračanje. Človeško telo previdno reagira na kakršne koli neznane molekule, vendar nekateri - na primer sladkorji na površini tujih celic - povzročajo posebno močno agresijo.
Tretjič so virusi, ki jih vsak organizem nosi v svojem genomu. Ne govorimo o aktivnih virusih, ki povzročajo epidemije, ampak o endogenih, to je tistih, ki celice ne ubijejo, ampak se razmnožujejo le znotraj njenega jedra. Če pa celica še vedno nekako drži pod nadzorom lastne viruse, potem če jo tuje celice okužijo z novimi virusi, potem morda ne bo mogel obvladati posledic njihovega razmnoževanja.
Da bi organ prašiča postal kompatibilen s človekom, ob upoštevanju vseh teh zahtev, je treba naenkrat spremeniti številne gene. Sprva so to poskušali doseči z genskimi izpadi, in srce prašiča z več knockouts je trajalo v telesu babun tri cela leta.
Toda leta 2015 sta ameriški genetik George Church in kitajski biolog Luhan Yang ustanovila podjetje eGenesis, katerega cilj je bil ustvariti prašiče, spremenjene z več geni hkrati. Čez nekaj časa so znanstveniki pod vodstvom Church poročali, da jim je uspelo popolnoma očistiti prašičje celice iz endogenih retrovirusov. Zdaj sta Church in Jan naredila naslednji korak: ustvariti živali, ki niso virusne in imunološko združljive.
Da bi to naredili, so morali raziskovalci v eGenesis razviti večstopenjski protokol. Za začetek so vzeli kulturo fibroblastov iz ušesa navadnega prašiča. S pomočjo elektroporacije so vanje vnesle molekule sistema CRISPR / Cas9, da so izrezale tri gene iz DNK, ki povzročajo najmočnejše zavrnitve v človeškem telesu. Hkrati so v celice vnesli plazmid z devetimi novimi, že človeškimi geni, ki so odgovorni za zatiranje imunskega odziva in procesov strjevanja krvi. Tako nastale celice ne bi smele samo ne povzročiti imunske agresije, ampak jo tudi zavreti.
Potem ko so potrdili, da je bilo urejanje uspešno, so znanstveniki odstranili jedra fibroblastov in jih dali v jajca brez jedra - že dolgo uveljavljen način kloniranja. Zarodki so se razvili iz jajčec, ki so jih posadili pri surogatih materah, ki so rodile pujske prve generacije. Ti prašiči so še vedno prenašali viruse, vendar naj bi se že izkazalo, da so imunološko kompatibilni s človekom.
Promocijski video:
Znanstveniki so ponovno izolirali kulturo fibroblastov iz svojega telesa in v njej izvedli naslednjo fazo urejanja: z uporabo elektroporacije so v celice vnesli sistem CRISPR / Cas9, ki je napadel gen za reverzno transkriptazo, ključni encim, s katerim se endogeni virusi razmnožujejo v genomu. Po tem smo izolirali tudi celična jedra, jih namestili znotraj oocitov in dobili smo pujske druge generacije. Prašiči so tako izgubili tri gene, pridobili devet, izgubili pa so tudi petindvajset aktivno razmnoževalnih virusov.
Raziskovalci so potrdili, da so bili urejeni prašiči gensko stabilni. V njihovih celicah se je v resnici izrazilo osem od devetih človeških genov, geni, ki povzročajo zavračanje imunskega sistema, pa so bili "tihi". Znanstveniki so na živalskem genomu preverili sledove urejanja zunaj tarče in ugotovili, da je nekaj CRISPR / Cas9 "manjkalo", vendar niso vplivali na območja DNA, ki kodirajo beljakovine.
Tudi same živali so bile fiziološko zdrave in rodovitne. Kljub poseganju v njihovo imunost in strjevanje krvi je bila njihova krvna slika v mejah normale. Tudi znanstveniki niso ugotovili učinka urejanja na delo srca, jeter in ledvic prašičev.
Nazadnje so raziskovalci preizkusili, ali so gensko urejeni prašiči pridobili lastnosti, potrebne za presaditev. Najprej so izolirali celično kulturo s posodskih sten prašičev in jo obdelali s človeškimi imunoglobulini: na spremenjene celice se vežejo za 90 odstotkov manj kot na običajne. Nato so na te celice vplivale človeške komplementarne beljakovine - na prisotnost tujih celic reagirajo celo prej kot imunoglobulini -, vendar se sistem komplementa aktivira ne pogosteje kot v primeru lastnih človeških celic.
Tako je znanstvenikom uspelo ustvariti živali, katerih celice ne povzročajo takojšnje agresije človeške imunosti. Kljub temu, da lahko imunski sistem kasneje reagira na tuje celice in na njih prepozna redkejše beljakovine, se lahko to lotimo s pomočjo imunosupresivov. Urejanje po drugi strani pa vam omogoča, da se izognete akutnemu zavračanju in pridobite čas, da se organ ukorenini v telesu. Yang je v intervjuju za Science pojasnil, da se podjetje načrtuje osredotočiti na predklinična testiranja v letu 2020, vendar pričakuje, da se bo v prihodnjih petih letih preusmeril na raziskave na ljudeh.
Avtorica: Polina Loseva