Starptautiskai zinātnieku grupai spāņa Huana Balmontes vadībā, kas pazīstama ar darbu cilmes šūnu jomā, izdevās izveidot cilvēku un cūku himēru embrijus, kas nākotnē varētu kļūt par donoru orgānu avotiem. Cita pētnieku komanda izmantoja vīrusus, lai ārstētu pelēm iedzimtu kurlumu. "Lenta.ru" runā par gēnu inženierijas panākumiem saistībā ar medicīnu.
Ģenētiski modificētu organismu radīšana nav vienīgais veids, kā gēnu inženierija var iepriecināt cilvēci. Biotehnoloģija ļauj ne tikai mainīt gēnus, lai uzlabotu lauksaimniecības augus un dzīvniekus, bet arī ārstēt iepriekš neārstējamas slimības. Ironiski, ka par to zinātnieki izmanto mūžīgos cilvēka ienaidniekus - vīrusus. Pēdējos izmanto, lai izveidotu vektorus, kas piegādā DNS vēlamajās šūnās. Vēl viens virziens, kas var biedēt cilvēkus, kuri nav pārāk zinoši zinātnē, ir tādu himēru embriju izveidošana, kas apvieno cilvēku un citu organismu šūnas. Tomēr tas, kas sākumā šķiet draudīgs, faktiski izrādīsies ērts orgānu veidošanas veids.
Nieres vai plaušas, kas iegūtas, audzējot himēriskos embrijus, būs piemēroti transplantācijai cilvēkiem, kuriem tā nepieciešama. Tiem, kas baidās no mutantu sacelšanās, vajadzētu domāt, ka šīs tehnoloģijas patiesie ieguvumi pārsniedz pesimistisko zinātniskās fantastikas autoru neskaidros bailes.
Kreisajā pusē labajā pusē: parastā pele, pele ar žurku būriem, žurka ar peles būriem, parastā žurka
Attēls: Nakauchi et al. / Tokijas Universitāte
Lai kliedētu bailes, jums ir jāsaprot, ko un kā dara zinātnieki, kas veido himeras. Galvenais materiāls, ar kuru pētnieki strādā, ir cilmes šūnas, kurām piemīt pluripotence - spēja pārveidoties citās ķermeņa šūnās (nervos, taukos, muskuļos utt.), Izņemot placentu un dzeltenuma maisiņu. Tos ievada citu organismu embrijos, pēc tam embrijs attīstās tālāk.
Reklāmas video:
Cūciņas
Tā starptautiskai zinātnieku komandai no ASV, Spānijas un Japānas izdevās izveidot cūku, žurku un peļu un govju cilvēku himeras. Viņi par to ziņoja rakstā, kas publicēts žurnālā Cell un kļuva par pirmo dokumentu, kas atbalstīja veiksmīgu radniecīgo sugu “kimimerizāciju”.
Galvenā problēma ir tā, ka nepietiek ar pluripotentu šūnu ievadīšanu embrijā un gaidīšanu, kad kaut kas labs iznāks. Tā vietā tas var nonākt organismā ar katastrofiskiem attīstības traucējumiem, ieskaitot teratomu veidošanos. Ir nepieciešams izslēgt gēnus saņēmēju embrijos, lai tie nevarētu veidot īpašus audus. Šajā gadījumā implantētās cilmes šūnas uzņemas izaudzēt trūkstošo orgānu.
Pirmkārt, zinātnieki peļu embrijos injicēja žurku cilmes šūnas blastocistas stadijā, kad auglis ir vairāku desmitu šūnu bumba. Šo metodi sauc par embrija papildināšanu. Eksperimenta mērķis bija noskaidrot, kuri faktori spēlē vadošo lomu starp sugu chimerismā. Embriji tika nodoti peļu sieviešu ķermenī, pēc tam tie pārtapa par dzīvām kimērām, no kurām viena izdzīvoja līdz divu gadu vecumam.
Gēni embrijos tika izslēgti, izmantojot CRISPR / Cas9 tehnoloģiju, kas nosaka pārtraukumus noteiktos DNS reģionos. Piemēram, pētnieki, pārbaudot savu pieeju, bloķēja gēna darbību, kam ir svarīga loma aizkuņģa dziedzera veidošanā. Tā rezultātā dzimušās peles nomira, bet trūkstošais orgāns attīstījās, kad embrijos tika ievietotas pluripotentās žurku šūnas. Zinātnieki arī izslēdza Nkx2.5 gēnu, bez kura embriji cieta no nopietniem sirds defektiem un izrādījās nepietiekami attīstīti. Kimerizācija palīdzēja embrijiem sasniegt normālu augšanu, tomēr dzīvas kimēras netika iegūtas.
Foto: Huans Karloss Izpisua Belmonte / Salka Bioloģisko pētījumu institūts
Pētījums ar iegūtajām žurku pelēm parādīja, ka dažādos peles audos bija atšķirīga žurku šūnu proporcija. Kad zinātnieki mēģināja injicēt žurku šūnas cūku blastocistos un pēc tam veica četru nedēļu vecu embriju ģenētisko analīzi, viņi neatrada grauzēju DNS. Tas liek domāt, ka ne visi dzīvnieki ir piemēroti himimerizācijai savā starpā, un veiksmīga cilmes šūnu potēšana no dažiem embrijiem uz citiem var būt atkarīga no ģenētiskiem, morfoloģiskiem vai anatomiskiem faktoriem.
Galvenais zinātnieku mērķis bija izveidot cilvēka un cūkas himeru, lai izsekotu, kā cilvēka audi veidosies atgremotāju, kas nav atgremotāji, pārnadžu embrijā. Viņi izmantoja cūku blastocistas un, izmantojot lāzera staru, izveidoja mikroskopiskus caurumus dažādu pluripotentu šūnu grupu sekojošai injekcijai, kuras tika audzētas dažādos apstākļos. Pēc tam embrijus pārnesa sivēnmātēm, kur tie veiksmīgi attīstījās. Cilvēka materiāla dinamikas izsekošana tika veikta, izmantojot fluorescējošu olbaltumvielu, kuras ražošanai tika ieprogrammētas cilvēka cilmes šūnas.
Tā rezultātā cūku embrijā izveidojās šūnas, kas ir dažādu veidu audu, ieskaitot sirdi, aknas un nervu sistēmu, priekšteči. Cūku / cilvēku hibrīdiem ļāva attīstīties trīs līdz četras nedēļas, pēc tam ētisku apsvērumu dēļ tos iznīcināja.
Nedzirdīgās peles
Amerikāņu zinātnieki no Bostonas nesen spēja atgriezt dzirdi pelēm, kuras cieš no reti sastopamiem iekšējās auss funkcijas ģenētiskiem traucējumiem. Lai to izdarītu, viņi izmantoja bioloģisko gēnu piegādes sistēmu (vektoru), kuras pamatā ir neitralizēti vīrusi. Pētnieki ir modificējuši ar adeno saistītu vīrusu, kas inficē cilvēkus, bet neizraisa slimības.
Infekcijas izraisītājs spēj iekļūt dzīvnieku šūnās - dzirdes sistēmas receptoros un vestibulārā aparātā dzīvniekiem. Biotehnologi vektoru ir izmantojuši, lai labotu bojāto Ush1c gēnu jaundzimušo dzīvu peļu šūnās. Šī mutācija izraisa kurlumu, aklumu un nelīdzsvarotību. Tā rezultātā uzlabojās dzīvnieku dzirde, kas ļāva viņiem atšķirt pat klusas skaņas.
Tāpēc gēnu inženierija nav veids, kā radīt mutantus, kas apdraud cilvēci. Tas ir pastāvīgi uzlabojošs metožu un līdzekļu kopums, lai uzlabotu cilvēku dzīvi un veselību, īpaši to cilvēku, kuriem tas ir ļoti vajadzīgs. Tā kā himēru izveidošana un gēnu terapija nav tik viegli īstenojama un dažreiz ir nepieciešami ģeniāli risinājumi, biotehnoloģijas attīstība nenotiek tik ātri, kā mēs vēlētos. Tomēr katru gadu tiek publicēti desmitiem zinātnisku rakstu, kas padziļina un bagātina mūsu zināšanas un prasmes.
Aleksandrs Enikejevs
