Medzinárodná skupina vedcov vedená Španielom Juanom Balmontom, známa svojou prácou v oblasti kmeňových buniek, dokázala vytvoriť embryá ľudských chimér a ošípaných, ktoré sa v budúcnosti môžu stať zdrojom darcovských orgánov. Iný tím vedcov použil vírusy na liečbu vrodenej hluchoty u myší. "Lenta.ru" hovorí o úspechu genetického inžinierstva súvisiaceho s medicínou.
Tvorba geneticky modifikovaných organizmov nie je jediný spôsob, ako môže genetické inžinierstvo potešiť ľudstvo. Biotechnológia umožňuje nielen meniť gény na zlepšenie poľnohospodárskych rastlín a zvierat, ale aj liečiť predtým nevyliečiteľné choroby. Paradoxne na to vedci používajú večných nepriateľov ľudských vírusov. Posledne uvedené sa používajú na vytvorenie vektorov, ktoré dodávajú DNA do požadovaných buniek. Ďalším smerom, ktorý môže vystrašiť ľudí, ktorí nie sú príliš vedci v oblasti vedy, je vytváranie embryí chiméry, ktoré kombinujú bunky ľudí a iných organizmov. To, čo sa na prvý pohľad zdá byť zlovestné, sa však skutočne ukáže ako pohodlný spôsob vytvárania orgánov.
Obličky alebo pľúca, ktoré sa získali pestovaním chimérických embryí, budú vhodné na transplantáciu ľuďom v núdzi. Tí, ktorí sa obávajú mutantského povstania, by si mali myslieť, že skutočný prínos tejto technológie vyváži nejasné obavy pesimistických autorov fikcie.
Zľava doprava: normálna myš, myš s klietkami potkana, krysa s myšou klietkou, normálna krysa
Obrázok: Nakauchi a kol. Tokijská univerzita
Ak chcete rozptýliť obavy, musíte pochopiť, čo a ako vedci, ktorí vytvárajú chiméry, robia. Hlavným materiálom, s ktorým vedci pracujú, sú kmeňové bunky, ktoré majú pluripotenciu - schopnosť transformovať sa na iné bunky v tele (nervy, tuk, sval atď.) S výnimkou placenty a žĺtkového vaku. Zavádzajú sa do embryí iných organizmov a potom sa embryo ďalej vyvíja.
Propagačné video:
Pigmente
Takto sa medzinárodnému tímu vedcov zo Spojených štátov, Španielska a Japonska podarilo vytvoriť chiméry ošípaných, potkanov a kráv. Uviedli to v článku uverejnenom v časopise Cell, ktorý sa stal prvým dokumentom na podporu úspešnej „chimerizácie“príbuzných druhov.
Hlavným problémom je to, že nestačí zaviesť pluripotentné bunky do embrya a čakať, až vyjde niečo dobré. Namiesto toho môže skončiť s organizmom s katastrofickými vývojovými poruchami, vrátane formovania teratómov. Gény v embryách príjemcu je potrebné vypnúť, aby nemohli tvoriť špecifické tkanivá. V tomto prípade majú implantované kmeňové bunky za úlohu pestovať chýbajúci orgán.
Vedci najskôr vstrekli kmeňové bunky potkanov do myších embryí v štádiu blastocysty, keď je plodom guľa niekoľkých desiatok buniek. Táto metóda sa nazýva komplementácia embryí. Cieľom experimentu bolo zistiť, ktoré faktory hrajú vedúcu úlohu v medzidruhovom chimérizme. Embryá sa preniesli do tela samíc myší, potom sa vyvinuli do živých chimér, z ktorých jedna prežila do dvoch rokov.
Gény v embryách boli vypnuté pomocou technológie CRISPR / Cas9, ktorá spôsobuje zlomenie v špecifických oblastiach DNA. Napríklad, vedci pri testovaní svojho prístupu blokovali aktivitu génu, ktorý hrá dôležitú úlohu pri tvorbe pankreasu. Narodené myši v dôsledku toho uhynuli, ale chýbajúci orgán sa vyvinul, keď sa do embryí vniesli pluripotentné bunky potkana. Vedci tiež vypínali gén Nkx2.5, bez ktorého embryá trpeli vážnymi poruchami srdca a ukázalo sa, že nie sú dostatočne vyvinuté. Chimerizácia pomohla embryám dosiahnuť normálny rast, nezískali sa však žiadne živé chiméry.
Foto: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Salk Institute for Biological Studies
Štúdia výsledných potkaních myší ukázala, že rôzne myšacie tkanivá obsahovali rôzny podiel potkaních buniek. Keď sa vedci pokúsili vstreknúť potkanie bunky do blastocyst ošípaných a potom vykonali genetickú analýzu embryí štyroch týždňov, nenašli žiadnu hlodavčiu DNA. To naznačuje, že nie všetky zvieratá sú navzájom vhodné na chimerizáciu a úspešné štepenie kmeňových buniek z niektorých embryí na iné môže závisieť od genetických, morfologických alebo anatomických faktorov.
Hlavným cieľom vedcov bolo vytvoriť chiméru človeka a ošípaných, aby bolo možné zistiť, ako sa bude ľudské tkanivo vyvíjať vo vnútri embrya zvieraťa bez prežúvavcov. Použili blastocysty ošípaných a pomocou laserového lúča vytvorili mikroskopické diery na následnú injekciu rôznych skupín pluripotentných buniek, ktoré boli pestované za rôznych podmienok. Potom sa embryá premiestnili do prasníc, kde sa úspešne vyvíjali. Sledovanie dynamiky ľudského materiálu sa uskutočňovalo pomocou fluorescenčného proteínu, na produkciu ktorého boli naprogramované ľudské kmeňové bunky.
V dôsledku toho sa v ošípaných embryo vytvorili bunky, ktoré sú prekurzormi rôznych typov tkanív, vrátane srdca, pečene a nervového systému. Hybridy ošípaných / ľudí sa nechali vyvíjať počas troch až štyroch týždňov, po ktorých boli z etických dôvodov zničené.
Nepočujúce myši
Americkí vedci z Bostonu nedávno dokázali vrátiť sluch myšiam trpiacim zriedkavou genetickou poruchou funkcie vnútorného ucha. Na tento účel použili systém na dodávanie biologických génov (vektor) založený na neutralizovaných vírusoch. Vedci modifikovali adeno-asociovaný vírus, ktorý infikuje človeka, ale nespôsobuje ochorenie.
Infekčný agens je schopný preniknúť do vlasových buniek - receptorov sluchového systému a vestibulárneho aparátu u zvierat. Biotechnológovia použili tento vektor na opravu defektného génu Ush1c v bunkách novo narodených živých myší. Táto mutácia spôsobuje hluchotu, slepotu a nerovnováhu. Výsledkom bolo zlepšenie sluchu zvierat, čo im umožnilo rozlíšiť aj tiché zvuky.
Genetické inžinierstvo preto nie je spôsobom, ako vytvoriť mutantov ohrozujúcich ľudstvo. Je to neustále sa zlepšujúci súbor metód a prostriedkov na zlepšenie života a zdravia ľudí, najmä tých, ktorí to veľmi potrebujú. Keďže vytvorenie chimér a génovej terapie nie je tak jednoduché na implementáciu a niekedy si vyžaduje chytré riešenia, rozvoj biotechnológie nejde tak rýchlo, ako by sme chceli. Každoročne sa však vydávajú desiatky vedeckých prác, ktoré prehlbujú a obohacujú naše vedomosti a zručnosti.
Alexander Enikeev