Za stare Grke je bila himera zlovešče bitje - del lev, del koza in del kača. Prva himera, ki jo je ustvaril Juan Carlos Ispisua Belmonte leta 1992, je bila precej manj strašljiva: sestavljala je mišji embrionalni ud, ki je bil cepljen na krilo piščančjega zarodka. Takrat je bil Belmonte mlad znanstvenik, ki je delal v laboratoriju v Heidelbergu v Nemčiji. Očarale so ga skrivnosti izražanja genov - biološki signali, ki urejajo razvoj živali - in sam potencial embrionalnih celic.
Vzemite katero koli vretenčarje: piščanca, prašiča, človeka. V zrelosti se izkažejo za popolnoma različne organizme, vendar začnejo s skoraj isto stvarjo. Belmonte se je začel spraševati: če se lahko mišja noga ukorenini na piščančjem krilu, kaj bi bilo še mogoče? Kako drugače lahko znanstveniki spremenijo signale, ki določajo, kakšno bitje bo postalo?
Ali je mogoče iz enega bitja zrasti še eno?
Zanimanje Belmonte za prožnost zarodkov je bilo v nekem smislu osebno. Kot otrok revnih, slabo izobraženih staršev na podeželju v južni Španiji je bil prisiljen več let zapustiti šolo, da bi družino podpiral z delom na kmetiji. Šele v adolescenci se je vrnil v razred - in od tega trenutka je hitro prešel iz filozofije (Nietzsche in Schopenhauer sta bila njegova favorita) k farmakologiji in genetiki.
Do leta 2012 je Belmonte postal eden najpomembnejših biologov na svetu, ki je delal v lastnem laboratoriju na inštitutu Salk v La Jolli v Kaliforniji in drugega v rodni Španiji. Tako kot njegovi kolegi po svetu je razmišljal, kako uporabiti novo orodje v arzenalu discipline - platformo za urejanje genov CRISPR-Cas9. Potem ko se je pojavilo prvo resno delo na CRISPR, je Belmonte hitro našel cilj. Samo v ZDA je okoli 100.000 ljudi kadar koli na čakalnem seznamu za presaditve organov, približno 8.000 pa jih vsako leto umre zaradi pomanjkanja darovalcev. Po besedah Belmonte bi lahko bila rešitev CRISPR in himere. Upal je, da bo z novo tehniko urejanja genov spremenil telesa goveda v inkubatorje za človeška srca, ledvice, jetra in pljuča.
Iskanje Belmonteja se je začelo s študijami na miših. S CRISPR je s svojo ekipo odstranil gene, ki so živalim omogočili, da rastejo več organov, vključno z očmi, srcem in trebušno slinavko. Namesto da bi omogočili, da se ti spremenjeni zarodki miši razvijejo sami, so Salkovi znanstveniki v mešanico vbrizgali nekaj matičnih celic podgan. Nato so podgane celice nadomestile manjkajoče organe in živali so živele normalno mišje življenje. Do leta 2017 sta Belmonte in njegovi sodelavci prešli na večje teme. Človeške matične celice so vbrizgale v 1500 običajnih prašičjih zarodkov, nato pa te zarodke vsadile v svinje. V približno 20 dneh so se nekateri spremenili v himere od prašičev. To je bil skromen uspeh. Zarodki so bili bolj prašiči kot človeški: na 100.000 prašičjih celic je bilo 1 človek. Toda poskus je bil uspešen: to so bili prvi himerni zarodki, ki so nastali z zlitjem dveh velikih, na daljavo povezanih vrst.
Promocijski video:
Tako kot miši in podgane tudi Belmonte načrtuje, da bo CRISPR preprečil prašičji nagon, da ustvari svoje organe in nato zapolni vrzel s človeškimi celicami. Toda drugi korak - hitrejše pridobivanje človeških celic pri prašičih - se je izkazalo prekleto težko. »Delovanje mišjih podgan je zelo dobro. Učinkovitost prašičjega človeka ni zelo visoka. To je težava. " Danes poteka laboratorij Belmonte skozi zapleten postopek poskusov in napak - znanstveniki preizkušajo, kako različne celice živali in ljudi medsebojno vplivajo, v upanju, da bodo te ugotovitve uporabile na himeri prašičev in ljudi. Toda tudi ta mukotrpni postopek je po mnenju znanstvenikov zelo hiter po standardih prejšnjih let. S tradicionalnimi metodami bi potrebovali "sto let."Toda zahvaljujoč CRISPR lahko zelo hitro zberemo veliko genov in jih spremenimo.
Če je CRISPR pomagal Belmonteju pri njegovih ambicijah, ga je poslal tudi na eno najgostejših etičnih področij znanosti. Starodavni ljudje so na himere gledali kot na slab znak, sodobni ljudje pa nanje gledajo enako - še posebej, če je meja med človekom in živaljo zamegljena. Ameriški predsednik George W. Bush je v svojem nagovoru iz leta 2006 oblikovanje takšnih hibridov označil za eno "najbolj grobih zlorab v medicinskih raziskavah". Leta 2015 je Belmonte izvedel, da je bil nominiran za nagrado Pioneer, enega najbolj prestižnih in velikodušnih štipendij Nacionalnega inštituta za zdravje. Potem se je izkazalo, da je bilo delo na tej progi začasno prekinjeno - zaradi dela s himrami. Istega leta je NIH prekinila zvezno financiranje za kakršne koli raziskave implantacije človeških matičnih celic v živalske zarodke.navajajoč potrebo po premisleku o etičnih vprašanjih. Leto pozneje so moratorij obljubili, da ga bodo preklicali, a zaenkrat še ni financiranja. Belmonte je na koncu osvojil nagrado Pioneer, vendar je večino svojih poskusov s prašiči v Španiji opravil na svoje stroške.
John de Vaux, direktor oddelka za celični in tkivni inženiring v univerzitetni bolnišnici Montpellier v Franciji, zlahka predstavi najslabše možne scenarije, ki vključujejo prašičje himere. Če na primer preveč človeških celic vstopi v prašičje možgane, bi lahko žival teoretično razvila nove vrste zavesti in inteligence. (Leta 2013 so znanstveniki iz Rochesterja v New Yorku mišem vbrizgali človeške možganske celice - in miši so bile pametnejše od vrstnikov.) "Grozno bi bilo predstavljati obliko človeške zavesti, ujeto v telo živali," pravi de Vaux. Kaj pa, če bi znanstveniki nenamerno ustvarili prašiča, ki bi lahko občutil lastno trpljenje z občutkom moralne krivice? Tudi če bi lahko ubili žival, da bi pobirala organe, s čimer se mnogi aktivisti za dobro počutje živali ne bi strinjalibilo bi pošastno ubiti bitje s humanoidnim intelektom, da bi mu odvzelo trebušno slinavko.
Belmonte ponuja neposredno rešitev te težave: potrebnih je več CRISPR. Po njegovem urejanju genov bi znanstveniki lahko preprečili človeškim celicam, da bi kolonizirale prašičje možgane. Takšni posegi lahko preprečijo človeški DNK, da bi vstopila v prašičji zarodni pramen, tako da se ne prenese na prihodnje človeške pujske. To je še en scenarij, zaradi katerega se bioetika namršči. "V laboratoriju so tehnologije, ki nam lahko pomagajo, da se izognemo tem etičnim vprašanjem," pravi Belmonte.
Raziskovanje kimere je le ena od velikih raziskav v laboratoriju 58-letne Belmonte, ki uporablja CRISPR. S svojo ekipo izvajata tudi veliko eksperimentov v epigenetskem urejanju, različici CRISPR, ki modulira ekspresijo genov, ne pa da prekine samo zaporedje DNK. Zahvaljujoč temu se simptomi sladkorne bolezni, ledvičnih bolezni in mišične distrofije pri miših popolnoma obrnejo. Lahko rečemo, da znanstveniki poskušajo sami premagati staranje.
"Prestavlja meje tistega, za kar smo trenutno sposobni," pravi Pablo Juan Ross, profesor na oddelku za zoologijo na kalifornijski univerzi v Davisu, ki eksperimentira s himerami na prašičih in ovcah v svojem laboratoriju. Oba znanstvenika zanimata dokazovanje vrednosti urejanja genov in ustvarjanja himere. Ross stavi, da se ne moremo odreči tehnologiji, ki nam bo omogočila gojenje organov pri živalih, ne da bi čakali, da v prometni nesreči umre še en najstnik.
Toda Belmonte se kljub lastni nestrpnosti ne mudi. Odločil se je, da bo v prvem trimesečju uničil prve plodove embrionalnih himernih prašičev, ne da bi čakal, da se bodo razvili v nekaj bolj etično zapletenega - kljub dejstvu, da bi v Španiji, kjer so bili vzrejeni, pravila dovolila Belmonteju, da kadarkoli pobije živali. Pazi tudi na urejanje genov pri ljudeh. "Pred uporabo CRISPR pri ljudeh se moramo naučiti veliko več," pravi. "Ne bi si ga še upal v laboratorij."
Napredek ne bi smel biti le v znanosti. O urejanju genov mora biti tudi temeljita razprava - in glas ne sme biti samo med znanstveniki, ampak tudi med zdravniki, javnostjo in vlado. De Vaux se strinja: „Einstein je temeljno raziskal fiziko. Toda na nacionalni ravni je bilo odločeno, da se ti rezultati uporabijo za bombardiranje Hirošime - ne na ravni znanstvenikov."
Belmonte trdno verjame, da so danes znanstveniki na robu zdravljenja bolezni, ki starajo in rešijo življenje odraslim organom. Lahko spremeni lastno evolucijo, svojo lastno vrsto.
Se strinjate z njim?
Ilya Khel