En international gruppe af videnskabsfolk ledet af spanjolen Juan Balmonte, kendt for sit arbejde inden for stamceller, formåede at skabe embryoner af mennesker og svinekimærer, som i fremtiden kan blive en kilde til donororganer. Et andet team af forskere brugte vira til at behandle medfødt døvhed hos mus. "Lenta.ru" taler om succesen med genteknologi relateret til medicin.
Oprettelsen af genetisk modificerede organismer er ikke den eneste måde, hvorpå genteknologi kan glæde menneskeheden. Bioteknologi gør det muligt ikke kun at ændre gener for at forbedre landbrugsplanter og dyr, men også at behandle tidligere uhelbredelige sygdomme. Ironisk nok bruger dette forskere menneskets vira evige fjender. Sidstnævnte anvendes til at skabe vektorer, der leverer DNA til de ønskede celler. En anden retning, der kan skræmme mennesker, der ikke er for vidende i videnskaben, er oprettelsen af kimærembryoer, der kombinerer celler fra mennesker og andre organismer. Men hvad der i første omgang synes uhyggelig vil faktisk vise sig at være en praktisk måde at skabe organer på.
Nyrer eller lunger, der er opnået ved dyrkning af kimære embryoner, vil være egnede til transplantation til mennesker i nød. De, der frygter et mutantopstand, skulle tro, at de reelle fordele ved denne teknologi opvejer den vage frygt for pessimistiske science fiction-forfattere.
Fra venstre til højre: normal mus, mus med rottebur, rotte med musebure, normal rotte
Billede: Nakauchi et al. / Universitetet i Tokyo
For at fjerne frygt, skal du forstå, hvad og hvordan forskere, der skaber kimærer, klarer sig. Det vigtigste materiale, som forskerne arbejder med, er stamceller, som har pluripotens - evnen til at omdanne til andre celler i kroppen (nerve, fedt, muskler osv.) Med undtagelse af morkagen og æggesækken. De introduceres i embryonerne fra andre organismer, hvorefter embryot udvikler sig yderligere.
Salgsfremmende video:
Pigmen
Sådan lykkedes et internationalt team af videnskabsfolk fra De Forenede Stater, Spanien og Japan at skabe svine-, rotte-mus og ko-mand-kimærer. De rapporterede om dette i en artikel, der blev offentliggjort i tidsskriftet Cell, som blev det første dokument til støtte for den vellykkede "chimerisering" af beslægtede arter.
Hovedproblemet er, at det ikke er nok at introducere pluripotente celler i embryoet og vente på, at der kommer noget godt ud. I stedet kan det ende med en organisme med katastrofale udviklingshæmninger, herunder dannelse af teratomer. Det er nødvendigt at slå generne fra i modtagerembryoerne, så de ikke kan danne specifikke væv. I dette tilfælde påtager de implanterede stamceller sig opgaven med at dyrke det manglende organ.
Først sprøjtede forskere rotte-stamceller i musembryoer på blastocyststadiet, når fosteret er en kugle på flere dusin celler. Denne metode kaldes embryokomplementering. Formålet med eksperimentet var at finde ud af, hvilke faktorer der spiller en førende rolle i interspecies-kimærisme. Embryoerne blev overført til kroppen af hunmus, hvorefter de udviklede sig til levende kimærer, hvoraf den ene overlevede indtil de var to år.
Gener i embryoner blev slået fra ved hjælp af CRISPR / Cas9-teknologi, hvilket gør pauser i specifikke områder af DNA. For eksempel blokerede forskerne, når de testede deres tilgang, aktiviteten af et gen, der spiller en vigtig rolle i dannelsen af bugspytkirtlen. Musene, der blev født, døde som et resultat, men det manglende organ udviklede sig, når pluripotente rotteceller blev introduceret i embryoerne. Videnskabsmænd slukkede også Nkx2.5-genet, uden hvilke embryoerne led af alvorlige hjertedefekter og viste sig at være underudviklede. Chimerisering hjalp embryoerne med at opnå normal vækst, men der blev ikke opnået nogen levende kimærer.
Foto: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Salk Institut for Biologiske Studier
En undersøgelse af de resulterende rottemus viste, at forskellige musevæv indeholdt en anden andel rotteceller. Da forskere forsøgte at injicere rotteceller i svineblastocyster og derefter udførte genetisk analyse af fire uger gamle embryoner, fandt de ingen gnaver-DNA. Dette antyder, at ikke alle dyr er egnede til kimerisering med hinanden, og den vellykkede podning af stamceller fra nogle embryoner til andre kan afhænge af genetiske, morfologiske eller anatomiske faktorer.
Forskernes hovedmål var at skabe en chimera af en mand og en gris for at spore, hvordan menneskeligt væv vil udvikle sig inde i embryoet til et ikke-drøvtyggere, kløvhovet dyr. De brugte svineblastocyster og brugte en laserstråle mikroskopiske huller til den efterfølgende injektion af forskellige grupper af pluripotente celler, der blev dyrket under forskellige betingelser. Derefter blev embryonerne overført til søer, hvor de udviklede sig med succes. Sporing af dynamikken i humant materiale blev udført under anvendelse af et fluorescerende protein, til hvilken produktionen af humane stamceller blev programmeret.
Som et resultat blev celler dannet i det svine embryo, som er forløberne for forskellige typer væv, herunder hjertet, leveren og nervesystemet. Svin / humane hybrider fik lov til at udvikle sig i tre til fire uger, hvorefter de blev ødelagt af etiske grunde.
Døve mus
Amerikanske forskere fra Boston var for nylig i stand til at vende tilbage til mus, der lider af en sjælden genetisk forstyrrelse af det indre øre. For at gøre dette brugte de et biologisk genleveringssystem (vektor) baseret på neutraliserede vira. Forskere har ændret en adeno-associeret virus, der inficerer mennesker, men ikke forårsager sygdom.
Det infektiøse middel er i stand til at trænge ind i hårceller - receptorer i det auditive system og det vestibulære apparat hos dyr. Bioteknologer har brugt vektoren til at reparere det defekte Ush1c-gen i cellerne fra nyfødte levende mus. Denne mutation forårsager døvhed, blindhed og ubalance. Som et resultat forbedrede dyrenes hørelse, hvilket gjorde det muligt for dem at skelne endda stille lyde.
Genetik er derfor ikke en måde at skabe mutanter der truer menneskeheden. Dette er et konstant forbedrende sæt metoder og midler til at forbedre menneskers liv og sundhed, især dem, der har stort behov for det. Da oprettelsen af kimærer og genterapi ikke er så let at implementere og sommetider kræver geniale løsninger, sker udviklingen af bioteknologi ikke så hurtigt, som vi gerne vil. Dog offentliggøres snesevis af videnskabelige artikler årligt, der uddyber og beriger vores viden og færdigheder.
Alexander Enikeev