Tarptautinei mokslininkų grupei, vadovaujamai ispano Juano Balmonte'o, žinomo už darbą kamieninių ląstelių srityje, pavyko sukurti žmonių ir kiaulių chimerų embrionus, kurie ateityje gali tapti donorų organų šaltiniu. Kita tyrėjų komanda virusams gydė pelių įgimtą kurtumą. „Lenta.ru“pasakoja apie genetikos inžinerijos, susijusios su medicina, sėkmę.
Genetiškai modifikuotų organizmų kūrimas nėra vienintelis būdas, kuriuo genų inžinerija gali patikti žmonijai. Biotechnologijos suteikia galimybę ne tik pakeisti genus, siekiant pagerinti žemės ūkio augalus ir gyvūnus, bet ir gydyti anksčiau nepagydomas ligas. Ironiška, kad tam mokslininkai naudoja amžinus žmogaus priešus - virusus. Pastarosios yra naudojamos vektoriams, kurie perduoda DNR į norimas ląsteles, sukurti. Kita kryptis, galinti išgąsdinti nelabai išmanančius mokslo žmones, yra chimerų embrionų, sujungiančių žmogaus ir kitų organizmų ląsteles, sukūrimas. Tačiau tai, kas iš pradžių atrodo grėsminga, iš tikrųjų pasirodys patogiu būdu sukurti organus.
- „Salik.biz“
Inkstai ar plaučiai, gauti iš auginant chimerinius embrionus, bus tinkami transplantacijai žmonėms, kuriems to reikia. Tie, kurie bijo mutantų sukilimo, turėtų galvoti, kad tikroji šios technologijos nauda nusveria miglotas pesimistinių mokslinės fantastikos rašytojų baimes.
Iš kairės į dešinę: normali pelė, pelė su žiurkių narveliais, žiurkė su pelių narvais, normali žiurkė
Paveikslėlis: Nakauchi ir kt. / Tokijo universitetas
Norėdami išsklaidyti baimes, turite suprasti, ką ir kaip daro chimeras kuriantys mokslininkai. Pagrindinė medžiaga, su kuria dirba tyrėjai, yra kamieninės ląstelės, pasižyminčios pluripotenciškumu - gebėjimu transformuotis į kitas kūno ląsteles (nervus, riebalus, raumenis ir pan.), Išskyrus placentą ir trynio maišelį. Jie patenka į kitų organizmų embrionus, po to embrionas vystosi toliau.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kiaulės
Taip tarptautinei JAV, Ispanijos ir Japonijos mokslininkų komandai pavyko sukurti kiaulės, žiurkės-pelės ir karvės-chimeras. Jie apie tai pranešė žurnale „Cell“paskelbtame straipsnyje, kuris tapo pirmuoju dokumentu, patvirtinančiu sėkmingą susijusių rūšių „chimerizaciją“.
Pagrindinė problema yra ta, kad nepakanka į embrioną įvesti pluripotentinių ląstelių ir laukti, kol pasirodys kažkas gero. Tai gali baigtis organizmu, turinčiu katastrofiškų vystymosi sutrikimų, įskaitant teratomų susidarymą. Embrionų recipiente genus būtina išjungti, kad jie negalėtų sudaryti specifinių audinių. Tokiu atveju implantuotos kamieninės ląstelės prisiima užduotį auginti trūkstamą organą.
Pirmiausia mokslininkai švirkštė žiurkių kamienines ląsteles į pelių embrionus blastocistos stadijoje, kai vaisius yra kelių dešimčių ląstelių rutulys. Šis metodas vadinamas embrionų papildymu. Eksperimento tikslas buvo išsiaiškinti, kurie veiksniai vaidina pagrindinį vaidmenį tarp rūšių chimerizmo. Embrionai buvo perkelti į pelių patelių kūną, po to jie išsivystė į gyvas chimeras, iš kurių viena išgyveno iki dvejų metų amžiaus.
Embrionų genai buvo išjungti naudojant CRISPR / Cas9 technologiją, kuri daro pertraukas konkrečiuose DNR regionuose. Pavyzdžiui, tyrėjai, išbandydami savo požiūrį, blokavo geno, vaidinančio svarbų vaidmenį formuojant kasą, aktyvumą. Dėl to gimusios pelės mirė, tačiau trūkstamas organas išsivystė į embrionus įdedant pluripotentinių žiurkių ląstelių. Mokslininkai taip pat išjungė geną Nkx2.5, be kurio embrionai patyrė rimtų širdies ydų ir pasirodė esą neišsivystę. Chimerizacija padėjo embrionams normaliai augti, tačiau gyvų chimerų negauta.
Nuotrauka: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Salk Biologinių tyrimų institutas
Gautų žiurkių pelių tyrimas parodė, kad skirtinguose pelės audiniuose buvo skirtinga žiurkės ląstelių dalis. Kai mokslininkai bandė įšvirkšti žiurkių ląsteles į kiaulių blastocistas ir tada atliko keturių savaičių amžiaus embrionų genetinę analizę, jie nerado graužikų DNR. Tai rodo, kad ne visi gyvūnai yra tinkami chimerizacijai tarpusavyje, o sėkmingas kamieninių ląstelių skiepijimas iš vienų embrionų kitiems gali priklausyti nuo genetinių, morfologinių ar anatominių veiksnių.
Pagrindinis mokslininkų tikslas buvo sukurti žmogaus ir kiaulės chimerą, kad būtų galima atsekti, kaip žmogaus audiniai vystysis atrajotojų poranagių gyvulių embrionuose. Jie panaudojo kiaulių blastocistas ir, naudodami lazerio spindulį, padarė mikroskopines skylutes, kad vėliau būtų galima sušvirkšti įvairias pliuralipotentinių ląstelių grupes, kurios buvo auginamos skirtingomis sąlygomis. Tada embrionai buvo perkelti į paršavedes, kur jie sėkmingai vystėsi. Žmogaus medžiagos dinamikos stebėjimas buvo atliekamas naudojant fluorescencinius baltymus, kurių gamybai buvo užprogramuotos žmogaus kamieninės ląstelės.
Dėl to kiaulės embrione susiformavo ląstelės, kurios yra įvairių tipų audiniai, įskaitant širdį, kepenis ir nervų sistemą. Kiaulių / žmogaus hibridams buvo leista vystytis 3–4 savaites, po to jie buvo sunaikinti dėl etinių priežasčių.
Kurčiųjų pelės
Amerikiečių mokslininkai iš Bostono neseniai sugebėjo grąžinti pelių, kenčiančių nuo reto genetinio vidinės ausies funkcijos sutrikimo, klausą. Norėdami tai padaryti, jie naudojo biologinę genų tiekimo sistemą (vektorių), pagrįstą neutralizuotais virusais. Tyrėjai modifikavo su adeno susijusį virusą, kuris užkrečia žmones, tačiau nesukelia ligos.
Infekcijos sukėlėjas gali įsiskverbti į plaukų ląsteles - klausos sistemos receptorius ir vestibulinį aparatą gyvūnams. Biotechnologai panaudojo vektorių, kad ištaisytų defektą turintį Ush1c geną naujai gimusių gyvų pelių ląstelėse. Ši mutacija sukelia kurtumą, aklumą ir pusiausvyros sutrikimą. Dėl to pagerėjo gyvūnų klausa, kuri leido jiems atskirti net tylius garsus.
Taigi genetinė inžinerija nėra būdas sukurti mutantus, keliančius grėsmę žmonijai. Tai yra nuolat tobulinamas metodų ir priemonių rinkinys, skirtas pagerinti žmonių, ypač tų, kuriems to labai reikia, gyvenimą ir sveikatą. Kadangi chimerų sukūrimas ir genų terapija nėra taip lengvai įgyvendinami ir kartais reikalauja išradingų sprendimų, biotechnologijų plėtra vyksta ne taip greitai, kaip norėtume. Tačiau kasmet išleidžiama dešimtys mokslinių darbų, kurie gilina ir praturtina mūsų žinias ir įgūdžius.
Aleksandras Enikejevas