EGenesis, der er specialiseret i produktion af genetisk modificerede grise til human organtransplantation, har annonceret fødslen af flere redigerede dyr. De mistede tre gener, erhvervede ni og mistede også 25 vira, der multiplicerede i genomet. Samtidig er svin helt sunde og frugtbare, og deres celler forårsager ikke aggression i komponenterne i det menneskelige immunsystem. Humane kliniske forsøg med transplantationer er planlagt i de kommende år. En fortryk af værket er lagt på bioRxiv-portalen.
Der er tre hindringer for menneskelig organtransplantation. Den første er fysiologisk kompatibilitet: organet skal være egnet i størrelse, struktur og funktion. I denne forstand er et praktisk objekt en gris, hvoraf mange af organerne - for eksempel hjertet eller nyrerne - ikke adskiller sig markant fra menneskelige.
Den anden hindring er immunafvisning. Den menneskelige krop reagerer forsigtigt på eventuelle ukendte molekyler, men nogle - for eksempel sukker på overfladen af fremmede celler - forårsager især stærk aggression.
Endelig er den tredje de vira, som hver organisme bærer i sit genom. Vi taler ikke om aktive vira, der forårsager epidemier, men om endogene, dvs. dem, der ikke dræber cellen, men kun formerer sig inden for dens kerne. Men hvis cellen stadig på en eller anden måde holder sine egne vira under kontrol, så hvis fremmede celler inficerer den med nye vira, er den muligvis ikke i stand til at klare konsekvenserne af deres reproduktion.
For at et svineorgan kan blive foreneligt med mennesker under hensyntagen til alle disse krav, er det nødvendigt at foretage ændringer på en gang i et antal gener. Til at begynde med forsøgte de at opnå dette gennem gen-knockouts, og hjertet af en gris med flere knockouts varede i bavianens krop i tre år.
Men i 2015 grundlagde den amerikanske genetiker George Church og den kinesiske biolog Luhan Yang eGenesis, et firma, hvis mål var at skabe svin modificeret af flere gener på én gang. Efter et stykke tid rapporterede videnskabsfolk ledet af kirken, at de var i stand til fuldstændigt at rense svineceller fra endogene retrovira. Nu har Kirke og Jan taget det næste skridt: at skabe både "virusfrie" og immunologisk kompatible dyr.
For at gøre dette var forskerne på eGenesis nødt til at udvikle en flertrinsprotokol. Til at begynde med tog de en kultur med fibroblaster fra øret på en almindelig gris. Ved hjælp af elektroporering blev molekyler i CRISPR / Cas9-systemet indført i dem for at skære ud tre gener fra DNA, der forårsager den stærkeste afvisning i den menneskelige krop. På samme tid blev et plasmid med ni nye, allerede humane gener indført i cellerne, som er ansvarlige for at undertrykke immunresponsen og blodkoagulationsprocesserne. Således bør de resulterende celler ikke kun ikke forårsage immunagression, men også undertrykke den.
Efter at have bekræftet, at redigeringen var vellykket, fjernede forskerne fibroblastkernerne og placerede dem i nukleare frie æg - en længe etableret metode til kloning. Embryoerne udviklede sig fra æggene, som blev plantet hos surrogatmødre, som fødte smågrise fra den første generation. Disse grise havde stadig vira, men de burde allerede have vist sig at være immunologisk kompatible med mennesker.
Salgsfremmende video:
Videnskabsmænd isolerede igen en kultur med fibroblaster fra deres krop og udførte det næste trin i redigering i det: igen ved hjælp af elektroporering blev CRISPR / Cas9-systemet introduceret i cellerne, som angreb det modsatte transkriptasegen, et nøgleinzym, som endogene vira reproducerer i genomet. Derefter blev cellekernerne også isoleret, anbragt inden i oocytterne, og den anden generation af smågrise blev opnået. Grisene mistede således tre gener, fik ni og mistede også femogtyve aktivt multiplikerende vira.
Forskerne verificerede, at de redigerede grise var genetisk stabile. I deres celler blev faktisk otte ud af ni humane gener udtrykt, og gener, der forårsager immunafstødelse, var "tavse". Forskere kontrollerede dyrets genom for spor af redigering uden for mål og fandt adskillige CRISPR / Cas9 "miss", men de påvirkede ikke de proteinkodende DNA-regioner.
Dyrene selv var fysiologisk sunde og frugtbare. På trods af at de blandede sig i deres immunitet og blodkoagulationssystemet, var deres blodantal inden for normale grænser. Videnskabsmænd fandt heller ikke nogen effekt af redigering på svinenes hjerte, lever og nyrer.
Endelig testede forskerne, om de genetisk redigerede grise havde erhvervet de egenskaber, der kræves til transplantation. Først isolerede de en cellekultur fra karvæggen hos svin og behandlede den med humane immunglobuliner: De binder til modificerede celler 90 procent mindre end normale. Derefter blev disse celler påvirket af humane komplementproteiner - de reagerer på tilstedeværelsen af fremmede celler endnu tidligere end immunglobuliner - men komplementsystemet blev aktiveret ikke mere ofte end i tilfælde af deres egne, humane celler.
Forskere har således formået at skabe dyr, hvis celler ikke forårsager øjeblikkelig aggression af menneskelig immunitet. På trods af det faktum, at immunsystemet kan reagere på fremmede celler senere og genkende sjældnere proteiner, kan dette håndteres ved hjælp af immunsuppressiva. Redigering på den anden side giver dig mulighed for at undgå akut afvisning og få tid til, at organet slår rod inde i kroppen. I et interview med Science klarede Yang, at virksomheden planlægger at fokusere på præklinisk test i 2020, men forventer at gå over til menneskelig forskning i de næste fem år.
Forfatter: Polina Loseva