Společnost EGenesis, která se specializuje na produkci geneticky modifikovaných prasat pro transplantaci lidských orgánů, oznámila narození více upravených zvířat. Ztratili tři geny, získali devět a také ztratili 25 virů rozmnožujících se v genomu. Zároveň jsou prasata zcela zdravá a plodná a jejich buňky nezpůsobují agresivitu ve složkách lidského imunitního systému. V nadcházejících letech jsou plánována klinická hodnocení transplantací u lidí. Předtisk práce je zveřejněn na portálu bioRxiv.
Při transplantaci lidských orgánů existují tři překážky. Prvním je fyziologická kompatibilita: orgán musí být vhodný co do velikosti, struktury a funkce. V tomto smyslu je vhodným objektem prase, jehož mnohé orgány - například srdce nebo ledviny - se významně neliší od lidských.
Druhou překážkou je odmítnutí imunitního systému. Lidské tělo reaguje opatrně na jakékoli neznámé molekuly, ale některé - například cukry na povrchu cizích buněk - způsobují zvláště silnou agresi.
Konečně, třetí jsou viry, které každý organismus nese ve svém genomu. Nemluvíme o aktivních virech, které způsobují epidemie, ale o endogenních, tj. Těch, které nezabíjejí buňku, ale množí se pouze v jejím jádru. Pokud však buňka stále nějak udržuje své vlastní viry pod kontrolou, pak pokud ji cizí buňky infikují novými viry, nemusí být schopna se vypořádat s důsledky jejich reprodukce.
Aby se prasečí orgán stal slučitelným s člověkem, s přihlédnutím ke všem těmto požadavkům, je nutné provést změny v řadě genů najednou. Nejprve se to pokusili dosáhnout pomocí genových knockoutů a srdce prasete s několika knockouty trvalo v těle paviánů celé tři roky.
V roce 2015 však americký genetik George Church a čínský biolog Luhan Yang založili společnost eGenesis, společnost, jejímž cílem bylo vytvářet prasata modifikovaná několika geny najednou. Po chvíli vědci pod vedením Církve uvedli, že byli schopni zcela očistit prasečí buňky od endogenních retrovirů. Nyní Church a Jan učinili další krok: vytvořit zvířata „bez virů“a imunologicky kompatibilní zvířata.
Aby to bylo možné, museli vědci v eGenesis vyvinout vícestupňový protokol. Nejprve vzali z ucha obyčejného prasete kulturu fibroblastů. Pomocí elektroporace byly do nich zavedeny molekuly systému CRISPR / Cas9, aby vystřihly tři geny z DNA, které způsobují nejsilnější rejekci v lidském těle. Současně byl do buněk zaveden plazmid s devíti novými, již lidskými geny, které jsou odpovědné za potlačení imunitních reakcí a procesů koagulace krve. Výsledné buňky by tedy neměly vyvolávat pouze imunitní agresi, ale také ji potlačovat.
Poté, co vědci potvrdili, že editace byla úspěšná, vědci odstranili jádra fibroblastů a umístili je do vajíček bez jader - což je dlouho zavedená metoda klonování. Embrya se vyvinula z vajíček, která byla vysazena u náhradních matek, které porodily selata první generace. Tato prasata stále nesla viry, ale měla se už ukázat jako imunologicky kompatibilní s lidmi.
Propagační video:
Vědci opět izolovali ze svého těla kulturu fibroblastů a provedli v ní další stádium úpravy: znovu, pomocí elektroporace, byl do buněk zaveden systém CRISPR / Cas9, který napadl gen reverzní transkriptázy, klíčový enzym, s nímž se endogenní viry množí v genomu. Poté byla také izolována buněčná jádra, umístěna do oocytů a byla získána selata druhé generace. Prasata tak ztratila tři geny, získala devět a také ztratila dvacet pět aktivně rozmnožujících virů.
Vědci ověřili, že upravená prasata jsou geneticky stabilní. Ve svých buňkách bylo skutečně exprimováno osm z devíti lidských genů a geny, které způsobují odmítnutí imunitního systému, byly „tiché“. Vědci zkontrolovali zvířecí genom z hlediska stop off-target editace a našli několik CRISPR / Cas9 "chybí", ale neovlivnili proteiny kódující DNA oblasti.
Sama zvířata byla fyziologicky zdravá a plodná. I přes to, že narušovaly imunitu a srážení krve, byl jejich krevní obraz v normálních mezích. Vědci také nenašli žádný účinek úprav na práci srdce, jater a ledvin prasat.
Nakonec vědci testovali, zda geneticky upravená prasata získala vlastnosti potřebné k transplantaci. Nejprve izolovali buněčnou kulturu ze stěn cév prasat a ošetřili ji lidskými imunoglobuliny: váží se na modifikované buňky o 90 procent méně než normální. Poté byly tyto buňky ovlivněny lidskými komplementovými proteiny - reagují na přítomnost cizích buněk ještě dříve než imunoglobuliny - ale komplementový systém byl aktivován ne častěji než v případě svých vlastních lidských buněk.
Vědci tak dokázali vytvořit zvířata, jejichž buňky nezpůsobují okamžitou agresi lidské imunity. Navzdory skutečnosti, že imunitní systém může později reagovat na cizí buňky a rozpoznávat na nich vzácnější proteiny, lze to vyřešit pomocí imunosupresiv. Úpravy na druhé straně vám umožňují vyhnout se akutnímu odmítnutí a získat čas na to, aby se orgán zakořenil v těle. V rozhovoru pro Science Yang objasnil, že se společnost plánuje v roce 2020 zaměřit na předklinické testování, ale očekává, že se v příštích pěti letech přesune na výzkum člověka.
Autor: Polina Loseva