Senajiem grieķiem himera bija draudīga būtne - daļa lauva, daļa kaza un daļa čūska. Pirmā chimera, kuru Huana Karlosa Ispisua Belmonte izveidoja 1992. gadā, bija daudz mazāk biedējoša: tā sastāvēja no peles embrionālās ekstremitātes, kas uzpotēta uz vistas embrija spārna. Tajā laikā Belmonte bija jauns zinātnieks, kurš strādāja laboratorijā Heidelbergā, Vācijā. Viņu fascinēja gēnu ekspresijas noslēpumi - bioloģiskie signāli, kas nosaka dzīvnieku attīstību - un embrija šūnu milzīgais potenciāls.
Ņemiet jebkuru mugurkaulnieku: vistu, cūku, cilvēku. Brieduma brīdī viņi izrādās pilnīgi atšķirīgi organismi, bet sākas ar gandrīz vienu un to pašu. Belmonte sāka interesēties: ja peles pēda var iesakņoties vistas spārnā, kas vēl varētu būt iespējams? Kā gan savādāk zinātnieki var mainīt signālus, kas nosaka, kas no radības kļūs?
Vai ir iespējams no vienas radības izaudzēt citu?
Belmonte interese par embriju elastīgumu savā ziņā bija personiska. Būdams trūcīgu, slikti izglītotu vecāku bērns Spānijas dienvidu daļā, viņš vairākus gadus bija spiests pamest skolu, lai atbalstītu savu ģimeni, strādājot fermā. Tikai pusaudža gados viņš atgriezās klasē - un no šī brīža viņš ātri pārcēlās no filozofijas (Nīče un Šopenhauers bija viņa favorīti) uz farmakoloģiju un ģenētiku.
Līdz 2012. gadam Belmonte bija kļuvusi par vienu no pasaules izcilākajiem biologiem, strādājot savā laboratorijā Salk institūtā La Jolla, Kalifornijā, un vēl vienu savā dzimtajā Spānijā. Tāpat kā viņa kolēģi visā pasaulē, viņš apdomāja, kā disciplīnas arsenālā izmantot jaudīgu jaunu rīku - gēnu rediģēšanas platformu CRISPR-Cas9. Pēc tam, kad parādījās pirmais nopietnais darbs pie CRISPR, Belmonte ātri atrada mērķi. Tikai Amerikas Savienotajās Valstīs vien aptuveni 100 000 cilvēku jebkurā laikā ir orgānu transplantācijas gaidītāju sarakstā, un aptuveni 8000 no viņiem katru gadu mirst donoru trūkuma dēļ. Pēc Belmontes teiktā, CRISPR un himeras varētu būt risinājums. Viņš cerēja izmantot jaunu gēnu rediģēšanas paņēmienu, lai liellopu ķermeņus pārvērstu cilvēku siržu, nieru, aknu un plaušu inkubatoros.
Belmontes meklēšana sākās ar pētījumiem ar pelēm. Izmantojot CRISPR, viņš un viņa komanda izņēma gēnus, kas dzīvniekiem ļāva audzēt vairākus orgānus, ieskaitot acis, sirdi un aizkuņģa dziedzeri. Tā vietā, lai ļautu šiem mainītajiem peļu embrijiem attīstīties pašiem, Salka zinātnieki maisījumā ievadīja dažas žurku cilmes šūnas. Pēc tam žurku šūnas aizstāja trūkstošos orgānus un dzīvnieki dzīvoja normālu peles dzīvi. Līdz 2017. gadam Belmonte un viņa kolēģi bija pārgājuši uz lielākiem priekšmetiem. Viņi injicēja cilvēka cilmes šūnas 1500 parastos cūku embrijos, pēc tam šos embrijus implantēja sivēnmātēs. Apmēram 20 dienu laikā daži no tiem pārvērtās par cilvēku cūku himērām. Tas bija pieticīgs panākums. Embriji bija vairāk cūku nekā cilvēku: uz 100 000 cūku šūnām bija 1 cilvēks. Bet eksperiments bija veiksmīgs: šie bija pirmie himēriskie embriji, kas izveidoti, saplūstot divām lielām, tālu saistītām sugām.
Reklāmas video:
Tāpat kā pelēm un žurkām, Belmonte plāno izmantot CRISPR, lai izslēgtu cūkas vēlmi radīt savus orgānus un pēc tam aizpildītu plaisu ar cilvēka šūnām. Bet otrais solis - panākt, lai cilvēka šūnas ātrāk iesakņotos cūkās - ir izrādījies sasodīti grūts. “Peļu žurku sniegums ir ļoti labs. Cūku cilvēka efektivitāte nav ļoti augsta. Tā ir problēma. " Mūsdienās Belmontes laboratorijā notiek sarežģīts izmēģinājumu un kļūdu process - zinātnieki pārbauda, kā dažādas dzīvnieku un cilvēku šūnas mijiedarbojas savā starpā, cerot, ka atradumi tiks piemēroti cūku un cilvēku himērām. Bet pat šis rūpīgais process, pēc zinātnieku domām, ir ļoti ātrs saskaņā ar iepriekšējo gadu standartiem. Izmantojot tradicionālās metodes, viņi būtu paņēmuši "simtiem gadu". Bet, pateicoties CRISPR, mēs ļoti ātri varam savākt daudz gēnu un modificēt tos.
Ja CRISPR palīdzēja Belmonte viņa centienos, viņš arī nosūtīja viņu uz vienu no visražīgākajām ētiskajām zinātnes jomām. Senie cilvēki chimeras uzskatīja par sliktu zīmi, un mūsdienu cilvēki tos uztver vienādi - it īpaši, ja līnija starp cilvēku un dzīvnieku ir neskaidra. Savā 2006. gada uzrunā ASV prezidents Džordžs Bušs šādu hibrīdu izveidi nodēvēja par vienu no “visbriesmīgākajiem ļaunprātīgas izmantošanas gadījumiem medicīnas izpētē”. 2015. gadā Belmonte uzzināja, ka viņš tiek nominēts Pionieru balvai, kas ir viena no Nacionālā veselības institūta prestižākajām un dāsnākajām dotācijām. Tad izrādījās, ka darbs šajā līnijā ir apturēts - viņa darba ar himērām dēļ. Tajā pašā gadā NIH apturēja federālo finansējumu visiem pētījumiem par cilvēka cilmes šūnu implantēšanu dzīvnieku embrijos.atsaucoties uz nepieciešamību pārdomāt ētikas jautājumus. Gadu vēlāk tika solīts atcelt moratoriju, taču līdz šim tam nav finansējuma. Galu galā Belmonte ieguva Pionieru balvu, bet lielāko daļu eksperimentu ar cūkām Spānijā viņš veica uz sava rēķina.
Francijas Monpeljē universitātes slimnīcas Šūnu un audu inženierijas departamenta direktors Džons de Vaux viegli parāda sliktākā gadījuma scenārijus, kas saistīti ar cūku himērām. Piemēram, ja cūkas smadzenēs nonāk pārāk daudz cilvēku šūnu, tad dzīvnieks teorētiski varētu attīstīt jaunus apziņas un intelekta veidus. (2013. gadā zinātnieki no Ročesteras, Ņujorkā, ievadīja pelēm cilvēka smadzeņu šūnas - un peles bija gudrākas nekā vienaudži.) “Būtu šausmīgi iedomāties cilvēka apziņas formu, kas iesprostota dzīvnieka ķermenī,” saka de Vaux. Ko darīt, ja zinātnieki netīši izveidoja cūku, kas varēja izjust savas ciešanas ar morālās netaisnības sajūtu? Pat ja jūs varētu nogalināt dzīvnieku, lai iegūtu tā orgānus, kam daudzi dzīvnieku labturības aktīvisti nepiekristu, bez šaubāmtas būtu milzīgi, ja nogalinātu būtni ar humanoīdu intelektu, lai atņemtu tai aizkuņģa dziedzeri.
Belmonte piedāvā tiešu šīs problēmas risinājumu: ir nepieciešams vairāk CRISPR. Pēc viņa teiktā, izmantojot gēnu rediģēšanu, zinātnieki varēja novērst cilvēku šūnas kolonizēt cūku smadzenes. Šāda iejaukšanās var novērst cilvēka DNS iekļūšanu cūku dīgļu līnijā, lai tie netiktu nodoti nākamajiem cilvēku sivēniem. Šis ir vēl viens scenārijs, kas liek bioētikai sarauties. “Laboratorijā ir tehnoloģijas, kas varētu mums palīdzēt izvairīties no šiem ētiskajiem jautājumiem,” saka Belmonte.
Chimera pētījumi ir tikai viens no galvenajiem pētījumu virzieniem 58 gadus vecā Belmonte laboratorijā, izmantojot CRISPR. Viņš un viņa komanda arī veic daudzus eksperimentus epiģenētiskajā rediģēšanā - CRISPR variācija, kas modulē gēna ekspresiju, nevis pati DNS sekvences sagraušana. Pateicoties tam, pelēm diabēta, nieru slimības un muskuļu distrofijas simptomi ir pilnībā apgriezti. Mēs varam teikt, ka zinātnieki paši cenšas pārvarēt novecošanos.
"Viņš stāda robežas tam, uz ko mēs šobrīd esam spējīgi," saka Deivisa Kalifornijas universitātes Zooloģijas katedras profesors Pablo Huans Ross, kurš savā laboratorijā eksperimentē ar cūkām un aitām. Abi zinātnieki ir ieinteresēti pierādīt gēnu rediģēšanas un himeras radīšanas vērtību. Ross liek derēt, ka mēs nevaram atteikties no tehnoloģijas, kas ļaus mums audzēt orgānus dzīvniekos, negaidot, ka autoavārijā mirs cits pusaudzis.
Bet Belmonte, neraugoties uz savu nepacietību, nesteidzas. Viņš nolēma iznīcināt embriju himērisko cūku pirmos augļus pirmajā trimestrī, negaidot, kamēr tie pārtaps par kaut ko ētiski sarežģītāku - neskatoties uz to, ka Spānijā, kur tie tika audzēti, noteikumi ļaus Belmontei jebkurā laikā nogalināt dzīvniekus. Un viņš ir atturīgs no gēnu rediģēšanas cilvēkiem. “Mums pirms CRISPR lietošanas cilvēkiem ir jāapgūst daudz vairāk,” viņš saka. "Es vēl neuzdrošinātos viņu aizvest ārpus laboratorijas."
Progress jānotiek ne tikai zinātnē. Jānotiek arī pamatīgām debatēm par gēnu rediģēšanu - un jābūt ne tikai zinātnieku, bet arī ārstu, sabiedrības un valdības viedoklim. De Vaux piekrīt: “Einšteins veica fundamentālus pētījumus fizikā. Bet valsts līmenī tika nolemts šos rezultātus piemērot Hirosimas bombardēšanai - nevis zinātnieku līmenī."
Belmonte ir pārliecināta, ka zinātnieki šodien atrodas uz slimības izārstēšanas robežas, apvēršot novecošanos un glābjot dzīvības ar pieaudzētiem orgāniem. Tas var mainīt mūsu pašu evolūciju, mūsu pašu sugas.
Vai jūs viņam piekrītat?
Iļja Khel