En internationell grupp forskare under ledning av spanjoren Juan Balmonte, känd för sitt arbete inom stamceller, lyckades skapa embryon av mänskliga och svinchimärer, som i framtiden kan bli en källa till givarorgan. Ett annat forskargrupp använde virus för att behandla medfödd dövhet hos möss. "Lenta.ru" talar om framgången för genteknik relaterad till medicin.
Skapandet av genetiskt modifierade organismer är inte det enda sättet att genteknik kan behaga mänskligheten. Bioteknik gör det möjligt inte bara att byta gener för att förbättra jordbruksväxter och djur, utan också att behandla tidigare obotliga sjukdomar. Ironiskt nog, för detta använder forskare människans eviga fiender. De senare används för att skapa vektorer som levererar DNA till de önskade cellerna. En annan inriktning som kan skrämma människor som inte är alltför kunniga inom vetenskapen är skapandet av chimeraembryon som kombinerar celler från människor och andra organismer. Men vad som verkar olyckligt i början kommer faktiskt att visa sig vara ett bekvämt sätt att skapa organ.
Njurar eller lungor som har erhållits genom odling av chimära embryon är lämpliga för transplantation till personer i behov. De som fruktar ett mutant uppror bör tro att de verkliga fördelarna med denna teknik överväger den vaga rädslan hos pessimistiska science-fictionförfattare.
Från vänster till höger: normal mus, mus med råttabur, råtta med musbur, normal råtta
Bild: Nakauchi et al. / University of Tokyo
För att skingra rädsla måste du förstå vad och hur forskare som skapar chimärer klarar sig. Det huvudsakliga materialet som forskarna arbetar med är stamceller som har pluripotens - förmågan att förvandlas till andra celler i kroppen (nerv, fett, muskler och så vidare) med undantag av morkakan och äggula. De introduceras i embryon från andra organismer, varefter embryot utvecklas ytterligare.
Kampanjvideo:
pigmen
Så här lyckades ett internationellt team av forskare från USA, Spanien och Japan skapa svin-, råttmus- och ko-manchimärer. De rapporterade detta i en artikel som publicerades i tidskriften Cell, som blev det första dokumentet som stödde en framgångsrik "chimerisering" av relaterade arter.
Huvudproblemet är att det inte räcker att införa pluripotenta celler i embryot och vänta på att något bra kommer ut. Istället kan det hamna med en organisme med katastrofala utvecklingsstörningar, inklusive bildandet av teratomer. Det är nödvändigt att stänga av generna i mottagarembryon så att de inte kan bilda specifika vävnader. I detta fall tar de implanterade stamcellerna på sig att odla det saknade organet.
Först injicerade forskare råtta stamceller i musembryon i blastocyststadiet, när fostret är en boll på flera dussin celler. Denna metod kallas embryokomplementering. Syftet med experimentet var att ta reda på vilka faktorer som spelar en ledande roll i kämpar mellan könen. Embryona överfördes till kroppen av kvinnliga möss, varefter de utvecklades till levande chimärer, varav en överlevde till två års ålder.
Gener i embryon stängdes av med hjälp av CRISPR / Cas9-teknik, vilket gör pauser i specifika regioner av DNA. Till exempel blockerade forskarna när de testade sin strategi aktiviteten hos en gen som spelar en viktig roll i bildandet av bukspottkörteln. Mössen som föddes dog som ett resultat, men det saknade organet utvecklades när pluripotenta råttceller infördes i embryona. Forskare stängde också av Nkx2.5-genen, utan vilken embryona drabbades av allvarliga hjärtfel och visade sig vara underutvecklade. Chimerisering hjälpte embryona att uppnå normal tillväxt, men inga levande chimärer erhölls.
Foto: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Salk Institute for Biologic Studies
En studie av de resulterande råttmöss visade att olika musvävnader innehöll en annan andel råttceller. När forskare försökte injicera råttaceller i grisblastocyster och sedan utförde genetisk analys av fyra veckor gamla embryon, fann de inget gnagare-DNA. Detta antyder att inte alla djur är lämpliga för chimerisering med varandra och att framgångsrik ympning av stamceller från vissa embryon till andra kan bero på genetiska, morfologiska eller anatomiska faktorer.
Forskarnas huvudmål var att skapa en chimera av en man och en gris, för att spåra hur mänskliga vävnader kommer att utvecklas inuti embryot hos ett icke-idisslande klövdjur. De använde grisblastocyster och, med en laserstråle, gjorde de mikroskopiska hål för efterföljande injektion av olika grupper av pluripotenta celler, som odlades under olika förhållanden. Därefter överfördes embryona till suggor, där de utvecklades framgångsrikt. Spårning av dynamiken hos mänskligt material utfördes med användning av ett fluorescerande protein, för produktion av vilket humana stamceller programmerades.
Som ett resultat bildades celler i svinembryot, som är föregångarna till olika typer av vävnader, inklusive hjärtat, levern och nervsystemet. Gris / humana hybrider fick utvecklas i tre till fyra veckor, varefter de förstördes av etiska skäl.
Döva möss
Amerikanska forskare från Boston kunde nyligen återlämna hörsel till möss som lider av en sällsynt genetisk störning av inre örons funktion. För att göra detta använde de ett biologiskt genleveranssystem (vektor) baserat på neutraliserade virus. Forskare har modifierat ett adenoassocierat virus som infekterar människor men inte orsakar sjukdom.
Det smittsamma medlet kan tränga igenom hårceller - receptorer i hörselsystemet och vestibulära apparater hos djur. Bioteknologer har använt vektorn för att reparera den defekta Ush1c-genen i cellerna hos nyfödda levande möss. Denna mutation orsakar dövhet, blindhet och obalans. Som ett resultat förbättrades djurens hörsel, vilket gjorde att de kunde skilja även tyst ljud.
Genetik är därför inte ett sätt att skapa mutanter som hotar mänskligheten. Detta är en ständigt förbättrad uppsättning metoder och medel för att förbättra människors liv och hälsa, särskilt de som har stort behov av det. Eftersom skapandet av chimärer och genterapi inte är så lätt att genomföra och ibland kräver geniala lösningar, sker utvecklingen av bioteknik inte så snabbt som vi skulle vilja. Dock publiceras dussintals vetenskapliga artiklar årligen som fördjupar och berikar vår kunskap och färdigheter.
Alexander Enikeev
