Tüvirakkude valdkonnas tuntud oma tööga tuntud hispaanlase Juan Balmonte juhitud rahvusvahelisel teadlaste rühmal õnnestus luua inimeste ja sigade kimääride embrüod, millest tulevikus võib saada doonororganite allikas. Teine teadlaste meeskond kasutas viirusi kaasasündinud kurtuse raviks hiirtel. "Lenta.ru" räägib meditsiiniga seotud geenitehnoloogia õnnestumisest.
Geneetiliselt muundatud organismide loomine pole ainus viis, kuidas geenitehnoloogia võib inimkonnale meeldida. Biotehnoloogia võimaldab mitte ainult muuta geene põllumajandustaimede ja loomade parendamiseks, vaid ka ravida varem ravimatuid haigusi. Irooniline, et teadlased kasutavad selleks inimese igavesi vaenlasi - viirusi. Viimaseid kasutatakse vektorite loomiseks, mis viivad DNA soovitud rakkudesse. Teine suund, mis võib teaduses mitte liiga teadlikke inimesi hirmutada, on kimääreembrüote loomine, mis ühendavad inimese ja teiste organismide rakke. See, mis tundub alguses õelus, osutub tegelikult siiski mugavaks viisiks elundite loomiseks.
Kimäärsete embrüote kasvatamisel saadud neerud või kopsud sobivad abivajajatele siirdamiseks. Need, kes kardavad mutantset ülestõusu, peaksid mõtlema, et selle tehnoloogia tegelik kasu kaalub üles pessimistlike ulmekirjanike ebamäärased hirmud.
Vasakult paremale: tavaline hiir, hiir roti puuridega, rott hiire puuridega, tavaline rott
Pilt: Nakauchi jt. / Tokyo ülikool
Hirmude hajutamiseks peate mõistma, mida ja kuidas kimääre loovad teadlased teevad. Peamine materjal, millega teadlased töötavad, on tüvirakud, millel on pluripotentsus - võime muunduda keha muudeks rakkudeks (närv, rasv, lihas jne), välja arvatud platsenta ja munakollane. Neid sisestatakse teiste organismide embrüotesse, pärast mida embrüo areneb edasi.
Reklaamvideo:
Pigmenid
Nii suutis USA, Hispaania ja Jaapani teadlaste rahvusvaheline meeskond luua sea-inimese, roti-hiire ja lehma-mehe kimääre. Nad teatasid sellest ajakirjas Cell avaldatud artiklis, mis sai esimeseks dokumendiks, mis toetas seotud liikide edukat "kimerimist".
Põhiprobleem on see, et ei piisa pluripotentsete rakkude sisestamisest embrüosse ja ootamisest, kuni midagi head välja tuleb. Selle asemel võib see lõppeda katastroofiliste arenguhäiretega organismidega, sealhulgas teratoomide moodustumisega. Retsipientide embrüotes on vaja geenid välja lülitada, nii et need ei saaks moodustada spetsiifilisi kudesid. Sel juhul võtavad siirdatud tüvirakud ülesande kasvatada puuduvat elundit.
Esiteks süstisid teadlased roti tüvirakud hiireembrüodesse blastotsüsti staadiumis, kui loode on mitmekümne raku kuul. Seda meetodit nimetatakse embrüo täiendamiseks. Katse eesmärk oli välja selgitada, millised tegurid mängivad juhtivat rolli liikidevahelises kimerismis. Embrüod viidi emaste hiirte kehasse, pärast mida neist kujunesid elavad kimäärid, millest üks jäi ellu kuni kaheaastaseks saamiseni.
Embrüote geenid lülitati välja, kasutades CRISPR / Cas9 tehnoloogiat, mis teeb pausid DNA kindlates piirkondades. Näiteks blokeerisid teadlased lähenemisviisi katsetades geeni aktiivsust, millel on kõhunäärme moodustumisel oluline roll. Sündinud hiired surid selle tagajärjel, kuid kadunud elund arenes välja siis, kui pluripotentsed rotirakud viidi embrüotesse. Teadlased lülitasid välja ka geeni Nkx2.5, ilma milleta kannatasid embrüod tõsistes südamedefektides ja osutusid vähearenenud. Kimääritamine aitas embrüodel saavutada normaalset kasvu, kuid elusaid kimääre ei saadud.
Foto: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Salki bioloogiliste uuringute instituut
Saadud roti hiirte uuring näitas, et erinevad hiire koed sisaldasid erinevat osa roti rakke. Kui teadlased üritasid sigade blastotsüstidesse süstida rotirakke ja seejärel nelja nädala vanuste embrüote geneetilist analüüsi teha, ei leidnud nad näriliste DNA-d. See viitab sellele, et mitte kõik loomad ei sobi üksteisega kimäärida ning tüvirakkude edukas pookimine ühelt embrüolt teisele võib sõltuda geneetilistest, morfoloogilistest või anatoomilistest teguritest.
Teadlaste peamine eesmärk oli luua inimese ja sea kimäär, et jälgida, kuidas inimese kuded arenevad mäletsejaliste sõraliste loote embrüos. Nad kasutasid sigade blastotsüste ja lõid laserkiire abil mikroskoopilised augud mitmesuguste tingimustega kasvatatud pluripotentsete rakkude rühmade järgnevaks süstimiseks. Seejärel viidi embrüod emistesse, kus nad arenesid edukalt. Inimese materjali dünaamika jälgimiseks kasutati fluorestsentsvalku, mille tootmiseks programmeeriti inimese tüvirakud.
Selle tulemusel moodustusid seaembrüos rakud, mis on erinevat tüüpi kudede, sealhulgas südame, maksa ja närvisüsteemi eelkäijad. Sigade ja inimeste hübriididel lasti areneda kolm kuni neli nädalat, misjärel need hävitati eetilistel põhjustel.
Kurtide hiired
Bostoni ameerika teadlased suutsid hiljuti kuulmise tagasi anda hiirtele, kes põevad sisekõrva funktsiooni haruldast geneetilist häiret. Selleks kasutasid nad neutraliseeritud viirustel põhinevat bioloogilist geeni kohaletoimetamise süsteemi (vektorit). Teadlased on modifitseerinud adeno-seotud viiruse, mis nakatab inimesi, kuid ei põhjusta haigusi.
Nakkusetekitaja suudab tungida loomadel karvarakkudesse - kuulmissüsteemi ja vestibulaarse aparatuuri retseptoritesse. Biotehnoloogid on kasutanud vektorit defektse Ush1c geeni parandamiseks äsjasündinud elusate hiirte rakkudes. See mutatsioon põhjustab kurtust, pimedust ja tasakaalutust. Selle tagajärjel paranes loomade kuulmine, mis võimaldas neil eristada isegi vaikseid helisid.
Geenitehnoloogia ei ole seega viis inimkonda ohustavate mutantide loomiseks. See on pidevalt täiustatav meetodite ja vahendite komplekt inimeste elu ja tervise parandamiseks, eriti nende jaoks, kes seda väga vajavad. Kuna kimääride loomist ja geeniteraapiat pole nii lihtne rakendada ja need vajavad mõnikord leidlikke lahendusi, ei toimu biotehnoloogia arendamine nii kiiresti, kui me tahaksime. Aastas avaldatakse aga kümneid teadustöid, mis süvendavad ja rikastavad meie teadmisi ja oskusi.
Aleksander Enikejev
