EGenesis, която е специализирана в производството на генетично модифицирани прасета за трансплантация на човешки органи, обяви раждането на множество редактирани животни. Те загубиха три гена, придобиха девет и също загубиха 25 вируса, размножаващи се в генома. В същото време свинете са напълно здрави и плодородни, а клетките им не предизвикват агресия в компонентите на имунната система на човека. Клиничните изпитвания при трансплантации на хора се планират през следващите години. Предпечат на работата е публикуван на портала bioRxiv.
Има три пречки пред трансплантацията на човешки органи. Първата е физиологична съвместимост: органът трябва да бъде подходящ по размер, структура и функция. В този смисъл удобен обект е прасе, много от чиито органи - например сърцето или бъбреците - не се различават значително от човешките.
Втората пречка е имунното отхвърляне. Човешкото тяло реагира предпазливо на всякакви непознати молекули, но някои - например захари по повърхността на чужди клетки - предизвикват особено силна агресия.
И накрая, третият е вирусите, които всеки организъм носи в своя геном. Не говорим за активни вируси, които причиняват епидемии, а за ендогенни, тоест за такива, които не убиват клетката, а се размножават само в нейното ядро. Но ако клетката все още по някакъв начин държи под контрол собствените си вируси, тогава, ако чуждите клетки я заразят с нови вируси, тогава тя може да не може да се справи с последствията от тяхното възпроизвеждане.
За да може органът на прасето да стане съвместим с хората, като се вземат предвид всички тези изисквания, е необходимо да се направят промени наведнъж в редица гени. Отначало те се опитвали да постигнат това чрез генни нокаути и сърцето на прасе с няколко нокаута продължило в тялото на бабуина цели цели цели години.
Но през 2015 г. американският генетик Джордж Чърч и китайският биолог Лухан Ян основават eGenesis, компания, чиято цел е да създаде прасета, модифицирани от множество гени наведнъж. След известно време учените, водени от Чърч, съобщават, че са успели напълно да очистят свинските клетки от ендогенни ретровируси. Сега Чърч и Ян са направили следващата стъпка: да създадат както „без вируси“, така и имунологично съвместими животни.
За да направите това, изследователите от eGenesis трябваше да разработят многостепенен протокол. Като начало, те взеха култура от фибробласти от ухото на обикновено прасе. С помощта на електропорация в тях са въведени молекули от системата CRISPR / Cas9, за да се изрежат три гена от ДНК, които причиняват най-силното отхвърляне в човешкото тяло. В същото време в клетките се въвежда плазмид с девет нови, вече човешки гени, които са отговорни за потискането на имунния отговор и процесите на коагулация на кръвта. По този начин получените клетки не само не трябва да причиняват имунна агресия, но и да я потискат.
След като потвърдиха, че редактирането е успешно, учените отстраниха ядрата на фибробластите и ги поставиха в яйца без ядрен произход - отдавна установен метод за клониране. Ембрионите се развиха от яйцата, които бяха засадени в сурогатни майки, които родиха прасенца от първо поколение. Тези прасета все още носеха вируси, но те вече трябва да се окажат имунологично съвместими с хората.
Промоционално видео:
Учените отново изолираха култура от фибробласти от тялото си и извършиха следващия етап на редактиране в него: отново, използвайки електропорация, в клетките беше въведена системата CRISPR / Cas9, която атакува гена на обратната транскриптаза, ключов ензим, с който ендогенните вируси се възпроизвеждат в генома. След това клетъчните ядра също се изолират, поставят вътре в яйцеклетките и се получават прасенца от второ поколение. По този начин свинете загубиха три гена, спечелиха девет и също загубиха двадесет и пет активно размножаващи се вируси.
Изследователите потвърдиха, че редактираните прасета са генетично стабилни. В техните клетки осем от девет човешки гена всъщност се експресират и гените, които причиняват имунното отхвърляне, са "мълчаливи". Учените провериха генома на животните за следи от редактиране извън целта и откриха няколко „пропуска“на CRISPR / Cas9, но те не повлияха на кодиращите протеини ДНК региони.
Самите животни бяха физиологично здрави и плодородни. Въпреки че пречат на имунитета им и системата за съсирване на кръвта, кръвната им картина е в нормални граници. Учените също не откриха никакъв ефект от редактирането върху работата на сърцето, черния дроб и бъбреците на прасетата.
И накрая, изследователите тествали дали генетично редактираните прасета са придобили свойствата, необходими за трансплантация. Първо, те изолират клетъчна култура от съдовите стени на прасетата и я третират с човешки имуноглобулини: те се свързват с модифицирани клетки с 90 процента по-малко от нормалните. Тогава тези клетки са били въздействани от протеини на човешки комплементи - те реагират на присъствието на чужди клетки дори по-рано от имуноглобулини - но системата на комплемента се активира не по-често, отколкото в случаите на техните собствени човешки клетки.
Така учените са успели да създадат животни, чиито клетки не причиняват незабавна агресия на човешкия имунитет. Въпреки факта, че имунната система може да реагира на чужди клетки по-късно, разпознавайки върху тях по-редки протеини, това може да се справи с помощта на имуносупресори. Редактирането, от друга страна, ви позволява да избегнете острото отхвърляне и да спечелите време за вкореняване на органа в тялото. В интервю за Science Yang поясни, че компанията планира да се съсредоточи върху предклиничните тестове през 2020 г., но очаква да премине към изследванията върху хората в следващите пет години.
Автор: Полина Лосева