EGenesis, kurio specializacija yra genetiškai modifikuotų kiaulių, skirtų žmogaus organų transplantacijai, auginimas, paskelbė kelių redaguotų gyvūnų gimimą. Jie prarado tris genus, įgijo devynis, taip pat neteko 25 virusų, dauginančiųsi genome. Tuo pačiu metu kiaulės yra visiškai sveikos ir derlingos, o jų ląstelės nesukelia agresijos žmogaus imuninės sistemos komponentuose. Ateinančiais metais planuojami transplantacijos klinikiniai tyrimai su žmonėmis. Preliminarus kūrinys paskelbtas „bioRxiv“portale.
Žmogaus organų transplantacijai yra trys kliūtys. Pirmasis yra fiziologinis suderinamumas: organas turi būti tinkamo dydžio, struktūros ir funkcijos. Šia prasme patogus objektas yra kiaulė, kurios daugelis organų, pavyzdžiui, širdis ar inkstai, smarkiai nesiskiria nuo žmogaus.
- „Salik.biz“
Antra kliūtis yra imuninis atmetimas. Žmogaus kūnas atsargiai reaguoja į nepažįstamas molekules, tačiau kai kurios, pavyzdžiui, cukrus svetimų ląstelių paviršiuje, sukelia ypač stiprią agresiją.
Galiausiai, trečia, yra virusai, kuriuos kiekvienas organizmas perneša savo genome. Mes nekalbame apie aktyvius virusus, sukeliančius epidemijas, bet apie endogeninius, ty tuos, kurie nežudo ląstelės, o dauginasi tik jos branduolyje. Bet jei ląstelė vis tiek kažkokiu būdu kontroliuoja savo virusus, tada, jei pašalinės ląstelės užkrečia ją naujais virusais, tada ji gali nesugebėti susidoroti su jų dauginimosi padariniais.
Norint, kad kiaulės organas taptų suderinamas su žmonėmis, atsižvelgiant į visus šiuos reikalavimus, būtina iš karto pakeisti daugybę genų. Iš pradžių jie bandė to pasiekti per genų išmušimus, o kiaulės širdis su keliais išmušimais truko babuino kūne visus trejus metus.
Tačiau 2015 m. Amerikiečių genetikas George'as Church'as ir kinų biologas Luhanas Yang įkūrė eGenezę, kurios tikslas buvo sukurti kiaules, modifikuotas keliais genais vienu metu. Po kurio laiko bažnyčios vadovaujami mokslininkai pranešė, kad jie sugebėjo visiškai išvalyti kiaulių ląsteles nuo endogeninių retrovirusų. Dabar Bažnyčia ir Janas žengė kitą žingsnį: sukurti „virusų neturinčius“ir imunologiškai suderinamus gyvūnus.
Norėdami tai padaryti, „eGenesis“tyrėjai turėjo sukurti daugiapakopį protokolą. Pirmiausia jie paėmė fibroblastų kultūrą iš paprastos kiaulės ausies. Padedant elektroporaciją, į jas buvo įvestos CRISPR / Cas9 sistemos molekulės, kad iš DNR būtų išskirti trys genai, kurie žmogaus organizme sukelia stipriausią atmetimą. Tuo pačiu metu į ląsteles buvo įvesta plazmidė su devyniais naujais, jau žmogaus genais, kurie yra atsakingi už imuninio atsako slopinimą ir kraujo krešėjimo procesus. Taigi susidariusios ląstelės turėtų ne tik sukelti imuninę agresiją, bet ir ją slopinti.
Patvirtinę, kad redaguoti pavyko, mokslininkai pašalino fibroblastų branduolius ir įdėjo į kiaušinius be branduolių - seniai žinomą klonavimo metodą. Iš kiaušinių išsivystė embrionai, kuriuos pasodino surogatinės motinos, ir jie pagimdė pirmosios kartos paršelius. Šie paršeliai vis dar nešė virusus, tačiau jau turėjo būti imunologiškai suderinami su žmonėmis.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Mokslininkai vėl išskyrė fibroblastų kultūrą iš savo kūno ir atliko kitą redagavimo etapą joje: vėlgi, naudojant elektroporaciją, į ląsteles buvo įvesta CRISPR / Cas9 sistema, kuri užpuolė atvirkštinę transkriptazės geną - pagrindinį fermentą, su kuriuo endogeniniai virusai dauginasi genome. Po to ląstelių branduoliai taip pat buvo išskirti, sudėti į kiaušialąsčių vidų ir gauti antrosios kartos paršeliai. Tokiu būdu kiaulės prarado tris genus, įgijo devynis, taip pat neteko dvidešimt penkių aktyviai dauginančių virusų.
Tyrėjai patikrino, ar redaguotos kiaulės buvo genetiškai stabilios. Jų ląstelėse iš tikrųjų buvo išreikšti aštuoni iš devynių žmogaus genų, o genai, sukeliantys imuninį atmetimą, buvo „tylūs“. Mokslininkai patikrino, ar gyvūnų genome nėra tikslinio redagavimo pėdsakų, ir rado keletą CRISPR / Cas9 „praleidimų“, tačiau jie nepaveikė baltymus koduojančių DNR sričių.
Patys gyvūnai buvo fiziologiškai sveiki ir derlingi. Nepaisant to, kad buvo sutrikdytas jų imunitetas ir kraujo krešėjimo sistema, jų kraujyje nebuvo normos. Mokslininkai taip pat nerado jokio redagavimo poveikio kiaulių širdies, kepenų ir inkstų darbui.
Galiausiai tyrėjai patikrino, ar genetiškai modifikuotos kiaulės įgijo transplantacijai reikalingų savybių. Pirmiausia jie išskyrė ląstelių kultūrą iš kiaulių kraujagyslių sienelių ir apdorojo žmogaus imunoglobulinais: jie prisijungia prie modifikuotų ląstelių 90 procentų mažiau nei normalios. Tada šias ląsteles veikė žmogaus komplemento baltymai - į svetimas ląsteles jie reaguoja dar anksčiau nei imunoglobulinai -, bet komplemento sistema buvo suaktyvinta ne dažniau, nei jų pačių žmogaus ląstelėse.
Taigi mokslininkams pavyko sukurti gyvūnus, kurių ląstelės nesukelia tiesioginės žmogaus imuniteto agresijos. Nepaisant to, kad imuninė sistema gali reaguoti į svetimas ląsteles vėliau, atpažindama ant jų retesnius baltymus, tai galima išspręsti padedant imunosupresantams. Redagavimas, kita vertus, leidžia išvengti ūmaus atmetimo ir gauti laiko organui įsitvirtinti kūno viduje. Interviu „Science“Yang paaiškino, kad bendrovė planuoja sutelkti dėmesį į ikiklinikinius bandymus 2020 m., Tačiau tikisi per ateinančius penkerius metus pereiti prie žmonių tyrimų.
Autorius: Polina Loseva