Международна група учени начело с испанеца Хуан Балмонте, известен с работата си в областта на стволовите клетки, успя да създаде ембриони от човешки и свински химери, които в бъдеще могат да се превърнат в източник на донорски органи. Друг екип от изследователи използва вируси за лечение на вродена глухота при мишки. "Lenta.ru" говори за успеха на генното инженерство, свързано с медицината.
Създаването на генетично модифицирани организми не е единственият начин генното инженерство да угоди на човечеството. Биотехнологията дава възможност не само да се променят гените, за да се подобрят селскостопанските растения и животни, но и да се лекуват по-рано неизлечими болести. По ирония на съдбата, за това учените използват вечните врагове на човека - вирусите. Последните се използват за създаване на вектори, които доставят ДНК до желаните клетки. Друга посока, която може да изплаши хората, които не са твърде знаещи в науката, е създаването на химерни ембриони, които комбинират клетки на хора и други организми. Обаче това, което в началото изглежда зловещо, всъщност ще се окаже удобен начин за създаване на органи.
Бъбреците или белите дробове, получени чрез отглеждане на химерни ембриони, ще бъдат подходящи за трансплантация на хора в нужда. Тези, които се страхуват от мутантско въстание, трябва да мислят, че реалните ползи от тази технология надвишават неясните страхове на песимистичните писатели на научна фантастика.
Отляво надясно: нормална мишка, мишка с клетки на плъхове, плъх с клетки на мишка, нормален плъх
Изображение: Nakauchi et al. / Университетът в Токио
За да разсеете страховете, трябва да разберете какво и как правят учените, които създават химери. Основният материал, с който изследователите работят, са стволови клетки, които имат плюрипотентност - способността да се трансформират в други клетки в тялото (нерв, мазнини, мускули и т.н.) с изключение на плацентата и жълтъчния сак. Те се въвеждат в ембрионите на други организми, след което ембрионът се развива допълнително.
Промоционално видео:
Pigmen
Ето как международен екип от учени от Съединените щати, Испания и Япония успя да създаде химери на прасето, мишката и кравата. Те съобщиха за това в статия, публикувана в списание Cell, която стана първият документ, подкрепил успешното „химеризиране“на свързани видове.
Основният проблем е, че не е достатъчно да се въведат плюрипотентни клетки в ембриона и да се изчака да излезе нещо добро. Вместо това той може да завърши с организъм с катастрофални увреждания в развитието, включително образуването на тератоми. Необходимо е да се изключат гените в реципиентните ембриони, така че те да не могат да образуват специфични тъкани. В този случай имплантираните стволови клетки поемат задачата да отглеждат липсващия орган.
Първо, учените инжектират стволови клетки на плъхове в мишини ембриони на стадия на бластоциста, когато плодът е топка от няколко десетки клетки. Този метод се нарича ембрионно допълване. Целта на експеримента беше да открие кои фактори играят водеща роля в междувидовия химеризъм. Ембрионите се прехвърлят в тялото на женски мишки, след което те се развиват в живи химери, една от които оцелява до двегодишна възраст.
Гените в ембрионите са изключени с помощта на технологията CRISPR / Cas9, което прави разкъсвания в специфични региони на ДНК. Например, изследователите, когато тестват своя подход, блокират активността на ген, който играе важна роля във формирането на панкреаса. Мишките, които са се родили, загиват в резултат на това, но липсващият орган се развива, когато в ембрионите се въвеждат плюрипотентни клетки на плъхове. Учените изключиха и гена Nkx2.5, без който ембрионите страдаха от сериозни сърдечни дефекти и се оказаха недоразвити. Химеризацията помогна на ембрионите да постигнат нормален растеж, но не бяха получени живи химери.
Снимка: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Salk Institute for Biological Studies
Проучване на получените плъхове-мишки показа, че различните тъкани на мишки съдържат различно съотношение на клетките на плъхове. Когато учените се опитаха да инжектират клетки на плъхове в свине бластоцисти и след това извършиха генетичен анализ на ембриони на четири седмици, те не откриха ДНК на гризачи. Това предполага, че не всички животни са подходящи за химеризация помежду си и успешното присаждане на стволови клетки от някои ембриони към други може да зависи от генетични, морфологични или анатомични фактори.
Основната цел на учените беше да създадат химера на човек и прасе, за да проследят как ще се развият човешките тъкани вътре в ембриона на животно с коприви без кожи. Те използвали бластоцисти на прасета и с помощта на лазерен лъч направили микроскопични дупки за последващо инжектиране на различни групи плюрипотентни клетки, които се отглеждали при различни условия. Тогава ембрионите се прехвърлят на свине-майки, където те се развиват успешно. Проследяването на динамиката на човешкия материал се извършва с помощта на флуоресцентни протеини, за производството на които са програмирани човешки стволови клетки.
В резултат на това в свинския ембрион се образуват клетки, които са предшественици на различни видове тъкани, включително сърцето, черния дроб и нервната система. Свинските / човешките хибриди се оставят да се развиват в продължение на три до четири седмици, след което те се унищожават по етични причини.
Глухи мишки
Наскоро американските учени от Бостън успяха да върнат слуха на мишки, страдащи от рядко генетично разстройство на функцията на вътрешното ухо. За да направят това, те използваха биологична система за доставяне на гени (вектор), базирана на неутрализирани вируси. Изследователите са модифицирали адено-асоцииран вирус, който заразява хората, но не причинява болести.
Инфекциозният агент е в състояние да проникне в космените клетки - рецептори на слуховата система и вестибуларния апарат при животни. Биотехнолозите са използвали вектора, за да поправят дефектния ген Ush1c в клетките на новородени живи мишки. Тази мутация причинява глухота, слепота и дисбаланс. В резултат слухът на животните се подобри, което им позволи да различават дори тихи звуци.
Следователно генното инженерство не е начин за създаване на мутанти, които заплашват човечеството. Това е постоянно усъвършенстващ се набор от методи и средства за подобряване на живота и здравето на хората, особено на тези, които имат голяма нужда от това. Тъй като създаването на химери и генна терапия не са толкова лесни за изпълнение и понякога изискват гениални решения, развитието на биотехнологиите не се случва толкова бързо, колкото бихме искали. Годините на научните трудове обаче се публикуват годишно, които задълбочават и обогатяват нашите знания и умения.
Александър Еникеев
