Mednarodni skupini znanstvenikov, ki jo vodi Španec Juan Balmonte, znan po svojem delu na področju matičnih celic, je uspelo ustvariti zarodke človeških in prašičjih himerov, ki bodo v prihodnosti morda postali vir organov darovalcev. Druga skupina raziskovalcev je uporabila viruse za zdravljenje prirojene gluhosti pri miših. "Lenta.ru" govori o uspehu genskega inženiringa, povezanega z medicino.
Ustvarjanje gensko spremenjenih organizmov ni edini način, da lahko gensko inženiring ugaja človeštvu. Biotehnologija omogoča ne le spreminjanje genov za izboljšanje kmetijskih rastlin in živali, temveč tudi zdravljenje predhodno neozdravljivih bolezni. Ironično je, da znanstveniki za to uporabljajo večne sovražnike človeka - viruse. Slednje se uporabljajo za ustvarjanje vektorjev, ki dostavijo DNK do želenih celic. Druga smer, ki lahko prestraši ljudi, ki niso preveč dobro znani, je ustvarjanje zarodkov kimere, ki združujejo celice ljudi in drugih organizmov. Vendar se zdi, da se sprva zdi zlovešče, da se bo izkazal kot primeren način za ustvarjanje organov.
Ledvice ali pljuča, ki jih dobimo z gojenjem himernih zarodkov, bodo primerni za presaditev ljudem v stiski. Tisti, ki se bojijo mutantne vstaje, bi morali razmišljati, da resnične koristi te tehnologije presegajo nejasne strahove pesimističnih piscev znanstvene fantastike.
Od leve proti desni: običajna miška, miška s kletkami podgane, podgana z mišjimi kletkami, običajna podgana
Slika: Nakauchi et al. / Univerza v Tokiu
Če želite odgnati strahove, morate razumeti, kaj in kako počnejo znanstveniki, ki ustvarjajo himere. Glavni material, s katerim raziskovalci delajo, so matične celice, ki imajo pluripotenco - sposobnost preoblikovanja v druge celice v telesu (živce, maščobe, mišice in tako naprej), razen posteljice in rumenjakove vrečke. Vnesejo se v zarodke drugih organizmov, po katerih se zarodek razvija dalje.
Promocijski video:
Prašiči
Tako je mednarodni skupini znanstvenikov iz ZDA, Španije in Japonske uspelo ustvariti himere prašičjega človeka, podgane, miške in kravjega človeka. To so sporočili v članku, objavljenem v reviji Cell, ki je postal prvi dokument, ki je podprl uspešno "himerizacijo" sorodnih vrst.
Glavna težava je, da ni dovolj, da v zarodek vnesemo pluripotentne celice in počakamo, da se izkaže nekaj dobrega. Namesto tega se lahko konča v organizmu s katastrofalnimi motnjami v razvoju, vključno s tvorbo teratomov. Gene v zarodkih prejemnika je treba izklopiti, da ne bi mogli tvoriti določenih tkiv. V tem primeru vsadljene matične celice prevzamejo nalogo, da rastejo manjkajoči organ.
Najprej so znanstveniki v mišje zarodke vbrizgali matične celice podgane v fazi blastociste, ko je plod kroglica več deset celic. Ta metoda se imenuje dopolnjevanje zarodkov. Cilj eksperimenta je bil ugotoviti, kateri dejavniki imajo vodilno vlogo pri medvrstnih himerizmih. Zarodki so se prenesli v telo samic miši, nakar so se razvile v žive himere, od katerih je ena preživela do dveh let.
Geni v zarodkih so bili izklopljeni s tehnologijo CRISPR / Cas9, ki naredi preboje v določenih regijah DNK. Raziskovalci so na primer pri testiranju svojega pristopa blokirali aktivnost gena, ki igra pomembno vlogo pri nastanku trebušne slinavke. Miševe, ki so se rodile, so kot rezultat umrle, manjkajoči organ pa se je razvil, ko so v zarodke vstavili pluripotentne celice podgan. Znanstveniki so tudi izključili gen Nkx2.5, brez katerega so zarodki utrpeli resne srčne napake in se izkazalo za premalo razvite. Himerizacija je pomagala zarodkom doseči normalno rast, vendar živih himerov ni bilo.
Foto: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Salk Institute for Biological Studies
Študija nastalih podganjih miši je pokazala, da različna mišična tkiva vsebujejo različen delež podganjih celic. Ko so znanstveniki poskusili vbrizgati podgane celice v prašičje blastociste in nato opravili genetsko analizo štiri tednov starih zarodkov, niso našli DNK glodavcev. To kaže, da niso vse živali primerne za kimerizacijo med seboj, uspešno presaditev matičnih celic iz nekaterih zarodkov na druge pa je lahko odvisno od genetskih, morfoloških ali anatomskih dejavnikov.
Glavni cilj znanstvenikov je bil ustvariti himero človeka in prašiča, da bi izsledili, kako se bodo razvijala človeška tkiva znotraj zarodka živali, ki ne prežvekujejo s kopitom. Uporabili so prašičje blastociste in z laserskim žarkom naredili mikroskopske luknje za naknadno injiciranje različnih skupin pluripotentnih celic, ki so bile gojene v različnih pogojih. Nato so zarodke prenesli na svinje, kjer so se uspešno razvijale. Spremljanje dinamike človeškega materiala je bilo izvedeno s pomočjo fluorescentnega proteina, za izdelavo katerega so bile programirane človeške matične celice.
Posledično so nastale celice v zarodku prašičev, ki so predhodniki različnih vrst tkiv, vključno s srcem, jetri in živčnim sistemom. Hibridi prašičev / ljudi so se smeli razvijati tri do štiri tedne, nato pa so bili iz etičnih razlogov uničeni.
Gluhe miši
Ameriški znanstveniki iz Bostona so pred kratkim lahko slišali mišam, ki trpijo za redko genetsko motnjo delovanja notranjega ušesa. Da bi to naredili, so uporabili biološki sistem za dostavo genov (vektor), ki temelji na nevtraliziranih virusih. Raziskovalci so spremenili adeno pridruženi virus, ki okuži človeka, vendar ne povzroči bolezni.
Nalezljiv povzročitelj lahko prodre v lasne celice - receptorje slušnega sistema in vestibularnega aparata pri živalih. Biotehnologi so uporabili vektor za popravilo okvarjenega gena Ush1c v celicah na novo rojenih živih miši. Ta mutacija povzroči gluhost, slepoto in neravnovesje. Kot rezultat tega se je izboljšal sluh živali, kar jim je omogočilo razlikovanje tudi tihih zvokov.
Gensko inženirstvo torej ni način za ustvarjanje mutantov, ki ogrožajo človeštvo. To je nenehno izboljševanje nabora metod in sredstev za izboljšanje življenja in zdravja ljudi, zlasti tistih, ki ga zelo potrebujejo. Ker ustvarjanja himer in genske terapije ni tako enostavno izvajati in včasih zahtevajo iznajdljive rešitve, se razvoj biotehnologije ne dogaja tako hitro, kot bi želeli. Vendar vsako leto izide na desetine znanstvenih prispevkov, ki poglabljajo in bogatijo naše znanje in spretnosti.
Aleksander Enikejev