Mezinárodní skupině vědců vedených Španělem Juanem Balmonte, známým svou prací v oblasti kmenových buněk, se podařilo vytvořit embrya lidských a prasečích chimér, které se v budoucnu mohou stát zdrojem dárcovských orgánů. Jiný tým vědců použil viry k léčbě vrozené hluchoty u myší. "Lenta.ru" hovoří o úspěchu genetického inženýrství spojeného s medicínou.
Tvorba geneticky modifikovaných organismů není jediným způsobem, jak může genetické inženýrství potěšit lidstvo. Biotechnologie umožňuje nejen měnit geny za účelem zlepšení zemědělských rostlin a zvířat, ale také léčit dříve nevyléčitelné nemoci. Ironicky, pro toto, vědci používají věčné nepřátele člověka - viry. Posledně jmenované se používají k vytvoření vektorů, které dodávají DNA do požadovaných buněk. Dalším směrem, který může vyděsit lidi, kteří nejsou příliš znalí ve vědě, je vytvoření embryí chiméry, které kombinují buňky člověka a jiných organismů. To, co se zdá být zprvu zprvu, se však skutečně ukáže jako vhodný způsob vytváření orgánů.
Ledviny nebo plíce, které byly získány pěstováním chimérických embryí, budou vhodné pro transplantaci lidem v nouzi. Ti, kdo se obávají mutantského povstání, by si měli myslet, že skutečné výhody této technologie převažují nad nejasnými obavami pesimistických spisovatelů science fiction.
Zleva doprava: normální myš, myš s klecemi na krysy, krysa s myšími klecemi, normální krysa
Obrázek: Nakauchi et al. University of Tokyo
Abyste rozptýlili obavy, musíte pochopit, co a jak vědci, kteří vytvářejí chiméry, dělají. Hlavním materiálem, s nímž vědci pracují, jsou kmenové buňky, které mají pluripotenci - schopnost transformovat se do jiných buněk v těle (nervy, tuk, svaly atd.) S výjimkou placenty a žloutkového vaku. Zavádějí se do embryí jiných organismů, po kterých se embryo dále vyvíjí.
Propagační video:
Prasata
Tak se mezinárodnímu týmu vědců ze Spojených států, Španělska a Japonska podařilo vytvořit chiméry prasat, potkanů a krav. Ohlásili to v článku publikovaném v časopise Cell, který se stal prvním dokumentem na podporu úspěšné „chimerizace“příbuzných druhů.
Hlavním problémem je, že nestačí zavést do embrya pluripotentní buňky a čekat, až vyjde něco dobrého. Místo toho může vzniknout organismus s katastrofickými vývojovými poruchami, včetně tvorby teratomů. Je nutné vypnout geny v recipientních embryích, aby nemohly tvořit specifické tkáně. V tomto případě mají implantované kmenové buňky za úkol pěstovat chybějící orgán.
Nejprve vědci vstříkli kmenové buňky krysy do myších embryí ve stadiu blastocysty, když je plod míčem několika desítek buněk. Tato metoda se nazývá komplementace embryí. Cílem experimentu bylo zjistit, které faktory hrají hlavní roli v mezidruhovém chimérismu. Embrya byla přenesena do těla samic myší, poté se vyvinula do živých chimér, z nichž jedna přežila do dvou let.
Geny v embryích byly vypnuty pomocí technologie CRISPR / Cas9, která způsobuje zlomení ve specifických oblastech DNA. Například vědci při testování svého přístupu zablokovali aktivitu genu, který hraje důležitou roli při tvorbě pankreatu. Myši, které se narodily, v důsledku toho zemřely, ale chybějící orgán se vyvinul, když byly do embryí zavedeny pluripotentní krysí buňky. Vědci také vypnuli gen Nkx2.5, bez kterého embrya trpěla vážnými srdečními vadami a ukázalo se, že nejsou dostatečně vyvinuté. Chimerizace pomohla embryím dosáhnout normálního růstu, nebyly však získány žádné živé chiméry.
Foto: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Salk Institut pro biologická studia
Studie výsledných krysích myší ukázala, že různé myší tkáně obsahovaly odlišný podíl krysích buněk. Když se vědci pokusili injikovat krysí buňky do prasečích blastocyst a poté provedli genetickou analýzu čtyřtýdenních embryí, nenašli žádnou hlodavčí DNA. To naznačuje, že ne všechna zvířata jsou vhodná pro vzájemnou chimerizaci a úspěšné štěpení kmenových buněk z některých embryí na jiná může záviset na genetických, morfologických nebo anatomických faktorech.
Hlavním cílem vědců bylo vytvořit chiméru muže a prasete, aby bylo možné sledovat, jak se budou lidské tkáně vyvíjet uvnitř embrya zvířete bez přežvýkavců. Použili prasečí blastocysty a pomocí laserového paprsku vytvořili mikroskopické díry pro následnou injekci různých skupin pluripotentních buněk, které byly pěstovány za různých podmínek. Poté byla embrya přenesena do prasnic, kde se úspěšně vyvíjely. Sledování dynamiky lidského materiálu bylo prováděno za použití fluorescenčního proteinu, pro jehož produkci byly naprogramovány lidské kmenové buňky.
Výsledkem bylo, že se v prasečím embryi vytvořily buňky, které jsou prekurzory různých typů tkání, včetně srdce, jater a nervového systému. Hybridy prasat / člověk se nechaly vyvíjet po dobu tří až čtyř týdnů, poté byly z etických důvodů zničeny.
Neslyšící myši
Američtí vědci z Bostonu byli nedávno schopni vrátit sluch myši trpící vzácnou genetickou poruchou funkce vnitřního ucha. K tomu použili biologický doručovací systém genů (vektor) založený na neutralizovaných virech. Vědci modifikovali adeno-asociovaný virus, který infikuje člověka, ale nezpůsobuje nemoc.
Infekční agent je schopen proniknout do vlasových buněk - receptorů sluchového systému a vestibulárního aparátu u zvířat. Biotechnologové použili vektor k opravě defektního genu Ush1c v buňkách nově narozených živých myší. Tato mutace způsobuje hluchotu, slepotu a nerovnováhu. Výsledkem bylo zlepšení sluchu zvířat, což jim umožnilo rozlišit i tiché zvuky.
Genetické inženýrství proto není způsob, jak vytvořit mutanty ohrožující lidstvo. Jedná se o neustále se zlepšující soubor metod a prostředků ke zlepšení života a zdraví lidí, zejména těch, kteří to velmi potřebují. Protože vytvoření chimér a genové terapie není tak snadné provádět a někdy vyžaduje důmyslná řešení, vývoj biotechnologie se neděje tak rychle, jak bychom chtěli. Každoročně jsou však publikovány desítky vědeckých prací, které prohlubují a obohacují naše znalosti a dovednosti.
Alexander Enikeev