Ang embryo ay hybrid ng tao at baboy. Ipinakilala ng mga biologist mula sa USA, Japan at Spain ang mga stem cell ng tao sa isang itlog ng baboy. Pinangalanan ng mga siyentipiko ang embryo na lumaki sa sinapupunan ng isang hayop bilang isang chimera - bilang parangal sa isang nilalang mula sa sinaunang mitolohiya. Sa hinaharap, ang mga pag-aaral na ito ay magpapahintulot sa mga siyentipiko na palaguin ang mga organo para sa paglipat at pag-aaral ng kalikasan genetic na sakit. Upang ang pananaliksik ay sumulong, hindi lamang dapat patunayan ng mga siyentipiko ang pagiging epektibo ng mga eksperimento, kundi pati na rin ang kanilang etika.

Ano ang kakanyahan ng eksperimento?

Isang grupo ng mga Amerikanong siyentipiko mula sa Salk Institute for Biological Research sa California ang nag-inject ng mga stem cell ng tao sa isang embryo ng baboy sa maagang yugto ng pag-unlad at inilagay ito sa sinapupunan ng hayop. Pagkalipas ng isang buwan, ang mga stem cell ay naging mga embryo na may mga simulain ng tisyu ng tao: puso, atay at mga neuron.

Sa 2,075 embryo na inilipat, 186 ang nabuo sa 28-araw na yugto. Ang mga resultang embryo ay "lubhang hindi matatag," inamin ng mga siyentipiko, ngunit sa ngayon sila ang pinakamatagumpay na hybrid ng tao. Isinulat ng mga siyentipiko na ang resultang chimera ay isang kritikal na hakbang patungo sa paglikha ng mga embryo ng hayop na may gumaganang mga organo ng tao.

Pinagmulan: Cell Press

Ang pangwakas na layunin ay upang palaguin ang mga organo na gumagana at handa na para sa paglipat; ang mga eksperimentong ito ay ang unang hakbang patungo dito, isinulat ni WP, na binabanggit ang mga siyentipiko mula sa California.

Ang mga resulta ng isang katulad na pag-aaral ay iniulat sa unang isyu ng journal Nature noong 2017. Tulad ng mga sumusunod mula sa publikasyon, isang pangkat ng mga siyentipiko mula sa Japan at Estados Unidos ang nakapagpalaki ng pancreas ng mouse sa loob ng isang daga, at pagkatapos ay i-transplant ang organ na gumagawa ng insulin sa mga diabetic na daga, na hindi naging sanhi ng immune rejection. Ito ang unang kumpirmasyon na ang interspecies na paglipat ng organ ay posible, isinulat ng Kalikasan.

Bakit kailangan ito?

Ang pangunahing layunin ng mga siyentipiko ay palaguin ang mga organo ng tao gamit ang mga embryo ng malalaking hayop. Ayon sa Kagawaran ng Kalusugan ng US, 22 katao ang namamatay araw-araw na naghihintay ng mga organo para sa paglipat. Matagal nang sinubukan ng mga siyentipiko na palaguin ang mga artipisyal na tisyu sa labas katawan ng tao, ngunit ang mga organ na nabubuo sa isang Petri dish (ang tinatawag na lalagyan para sa lumalagong mga mikroorganismo) ay ibang-iba sa mga lumaki sa loob ng isang buhay na organismo.

Lumalagong teknolohiya mga artipisyal na organo, malamang, ay magiging katulad ng eksperimento sa mga daga at daga, isinulat ng The Washington Post. Ang mga daga na nakatanggap ng mga bagong selula bilang bahagi ng mga pag-aaral na inilarawan sa Kalikasan ay genetically modified. Hindi nila mapalago ang sarili nilang pancreas, kaya "napuno" ang mga stem cell. libreng espasyo" Ang ilan sa mga glandula na lumitaw sa mga daga ay inilipat sa mga may sakit na daga. Pagkatapos ng operasyon, ang mga daga ay nabuhay na may malusog na antas ng glucose sa loob ng isang taon-kalahati ng kanilang buhay sa mga termino ng tao, isinulat ni WP.

Pinatunayan ng pag-aaral na ang paglipat ng mga cross-species ay hindi lamang posible, ngunit epektibo rin, nagkomento sa mga resulta ng senior study author na si Hiromitsu Nakauchi mula sa Stanford University. Nagawa ng mga siyentipiko na "palaguin" ang puso at mga mata sa parehong paraan.

Ano ang mga kahirapan?

Nakamit ng mga siyentipiko mula sa California ang mga unang resulta apat na taon pagkatapos ng pagsisimula ng pananaliksik. Ayon sa kanila, ang mga baboy ay mainam na hayop para sa eksperimento. Halos magkasing laki ang kanilang mga organo, ngunit mas mabilis silang lumaki kaysa sa mga tao. SA karagdagang pananaliksik Ang kadahilanan ng oras ay dapat na maging pangunahing isa, inamin ng mga mananaliksik.

“Habang ang dami mga selula ng tao napakakaunti sa nagreresultang embryo, at ang buong proseso ay nagaganap sa isang maagang yugto ng embryonic, kaya masyadong maaga para pag-usapan ang paglikha ng isang ganap na chimera,” komento ng mga kasamahan ni Nakauchi sa resulta. Sa mga nagresultang embryo, mayroon lamang isang cell ng tao sa bawat 100,000 na selula ng baboy (efficiency 0.00001%). "Ito ay sapat na upang makamit ang isang kahusayan ng 0.1% hanggang 1% ng mga cell," ipinaliwanag ng isa sa mga may-akda ng pag-aaral sa California sa BBC.

Pagkatapos ng apat na linggo ng pag-unlad, sinira ng mga siyentipiko mula sa Salk Institute, para sa mga etikal na dahilan, ang mga nagresultang embryo upang maiwasan ang ganap na pag-unlad ng chimera. "Gusto lang naming sagutin ang tanong kung ang mga selula ng tao ay maaaring umangkop sa lahat," paliwanag ng isa sa mga may-akda.

Mga isyung etikal

Noong 2015, ang US National Institutes of Health ay naglagay ng moratorium sa pagpopondo para sa pananaliksik na kinabibilangan ng pagtawid sa mga selula ng tao at hayop. Dahil ang mga stem cell ay maaaring bumuo sa anumang tissue ng tao, maaaring posible na lumikha ng isang hayop na may utak ng tao, pinaniniwalaan ng ilang bioethicist. Itinuturo ng iba ang paglabag sa "symbolic na hangganan" sa pagitan ng mga tao at hayop, isinulat ni WP.

Sinasabi ng mga siyentipiko sa California na ang mga takot sa paligid ng "chimeras" ay mas katulad ng mga alamat kaysa sa mga kontroladong eksperimento, ngunit aminin ang posibilidad ng isang hayop na ipinanganak na may mga selula ng tao ay isang alalahanin.

Noong Agosto, pinahintulutan ng US National Institutes of Health na bumalik ang pagpopondo para sa chimera research. Ang organisasyon ay nagmumungkahi na payagan ang pagpapakilala ng mga stem cell ng tao sa mga embryo sa isang maagang yugto ng pag-unlad ng malalaking hayop, maliban sa iba pang mga primata.

"Sa wakas ay napatunayan na namin na ang pamamaraang ito sa paglikha ng mga organo ay posible at ligtas. Sana maintindihan ito ng mga tao. Maraming mga tao ang nag-iisip na ito ay mula sa seksyon ng science fiction, ngunit ngayon ito ay nagiging isang katotohanan," komento posibleng withdrawal Nakauchi ban.

Daniel Sotnikov

I-preview ang larawan: mula pa rin sa pelikulang "Chimera"

Larawan ng header: WikiCommons

Gayunpaman, isang bagay na katulad ng isang rebolusyon sa agham medikal totoong nangyari. Sa katapusan ng Enero, ang siyentipikong journal na Cell ay naglathala ng isang artikulo ng molecular biologist na si Juan Carlos Izpisua Belmonte, na namumuno sa isang laboratoryo sa Salk Institute sa California (USA), at 38 sa kanyang mga kasamang may-akda. Sinasabi ng artikulo kung paano nagawa ng mga siyentipiko na lumikha ng mga mabubuhay na embryo na binubuo ng pinaghalong mga selula ng baboy at tao.

Sino sila

Kung ang mga nilalang na ito ay pinayagang ipanganak (at hindi ito ginawa ng mga biologist, hindi bababa sa mga etikal na dahilan), hindi sila maaaring pormal na italaga sa alinmang biological species. Ang ganitong mga organismo ay tinatawag na chimeras. Ang mga chimera, na alam natin mula sa mga miniature ng medieval, ay may mga pakpak ng agila na nakakabit sa katawan ng leon, at isang tibo ng ahas sa mga kuko ng kambing. Sino ang nakakaalala ng daga kasama ng tao auricle sa likod - ang resulta ng isang high-profile na eksperimento 20 taon na ang nakalilipas, ang isang tao ay madaling umamin na ang isa ay maaaring umasa ng isang bagay na naiiba mula sa mga biologist. Ngunit sa ganitong diwa, ang mga bagong nilalang mula sa laboratoryo ng Belmonte ay halos hindi nagkaroon ng pagkakataon na sorpresahin ang sinuman: pagkatapos ng kapanganakan ay magiging katulad sila ng mga pinakakaraniwang biik. Kaya lang, ang ilan sa mga selula sa kanilang mga katawan - humigit-kumulang isang libo ng isang porsyento - ay naglalaman ng purong DNA ng tao. At gagawin nitong maihahambing ang mga biik sa mahabang tainga na mouse noong 1997, na higit na isang eksperimento sa plastic surgery at wala ni isang cell ng tao.

Ayon sa kamakailang mga pagtatantya, ang mga tao ay may kabuuang 30-40 trilyong selula, at ang mga baboy ay may halos parehong bilang. Ang isang ikalibo ng isang porsyento ng naturang astronomical figure ay marami o kaunti? Isang cell lang ang kailangan para mabuntis ang isang bata. Samakatuwid, sa teorya, ang isang chimera pig ay maaaring maging isang magulang ng isang sanggol na tao.

Donor na walang motorsiklo

Nakikita ng mga doktor ang mga baboy hindi bilang mga potensyal na kamag-anak, ngunit bilang mga potensyal na donor para sa paglipat ng kanilang mga organo sa mga tao. Sa Estados Unidos lamang, 27 libong bato, baga, puso at bituka ang inililipat bawat taon. At sa lahat ng 27 libong kaso, ang mga surgeon ay nakikitungo sa mga organo ng pamumuhay o mga patay na tao. Ngunit sino ang nasa tamang pag-iisip ang maglalakas-loob na hilingin na ang isa ay kunin mula sa isang baboy na inilipat sa kanilang sariling nabigo na puso, kapag ang pamamaraan sa isang ordinaryong, tao ay na-debug at gumagana nang perpekto? Ang mga hindi makakakuha ng transplant: 118 libong tao ang nakarehistro sa Estados Unidos sa tinatawag na waiting list. Ayon sa istatistika, humigit-kumulang 22 sa kanila ang mamamatay ngayon (at ang parehong bilang bukas, at ang parehong bilang sa susunod na Linggo) nang hindi naghihintay para sa kanilang transplant.

Napakakaunting mga donor ng tao - at kahit na ang mga boluntaryo ay napakabihirang. (Hindi tulad ng Estados Unidos, sa Russia, ayon sa batas, ang isang potensyal na donor ay itinuturing na sinumang hindi tahasang ipinagbabawal ang pag-alis ng kanilang mga organo. Ang batas ay hindi nangangailangan ng paghingi ng pahintulot mula sa mga kamag-anak.) Tatlong tao lamang sa isang libo, ang New Scientist magazine cites British data, mamatay sa mga pangyayari na gawin ang kanilang mga organo ay angkop para sa paglipat. Ang mga numero ay malinaw na nag-iiba-iba sa bawat bansa - depende ang mga ito sa kung gaano kabilis dumating ang ambulansya sa pinangyarihan ng isang aksidente o pamamaril, bilang resulta kung saan lumilitaw ang mga pinaka-promising na donor, at sa kung gaano karaming mga transplant center ang nasa malapit kung saan maaari ang mga organo. itapon ng tama. Sa wakas, sa ilang higit pang mga oras ay kinakailangan upang mahanap at maghanda para sa operasyon ang isang pasyente mula sa "listahan ng paghihintay" - mas mahigpit na mga patakaran sa compatibility ang nalalapat dito kaysa sa mga pagsasalin ng dugo kasama ang apat na magkakaibang grupo nito.

Ang mga cell na hindi bababa sa malamang na tanggihan ay sa amin. Paano kung gumamit tayo ng mga hayop bilang incubator para sa mga bato at pancreas na lumaki mula sa mga selula ng tao (at perpektong mula sa mga selula ng eksaktong pasyente na tatanggap ng organ)? Ang parehong problema sa pagtanggi ay pumipigil sa amin sa paglutas ng problema nang direkta: para sa handa na immune system ng isang adult na baboy, ang mga selula ng tao ay hindi gaanong alien kaysa sa mga selula ng baboy para sa atin.

Nangangahulugan ito na kailangan nating kumilos nang iba.

Gupitin at idikit

Isipin na sa harap ng iyong mga mata ay dalawang tao ang sabay-sabay na pinutol sa kalahati - sabihin, sa pamamagitan ng isang combat laser mula sa isang masamang science-fiction na pelikula. Pagkatapos ay ikinonekta nila ang kalahati ng isa sa kalahati ng isa, at ang mga nakadikit na kalahati ay mabubuhay sa kanilang buong buhay na parang walang nangyari. Ang pagpipilian ay mas kabalintunaan: kumuha sila ng dalawang payat na tao, pinindot sila laban sa isa't isa - at nakakuha ng isang matabang lalaki. Kung ang parehong tao ay hindi pa apat na araw mula sa sandali ng paglilihi, walang imposible. Sa puntong ito hinaharap na organismo ay isang bola ng magkatulad na mga selula. "Inalis mo ang panlabas na proteksiyon na layer ng walang buhay na bagay at pisikal na ikinonekta ang mga embryo," ipinaliwanag ni Virginia Papaioannou, isang propesor sa Columbia University (USA), sa isang panayam kung paano ang mga siyentipiko ay gumagawa ng chimera mice na may buong hanay ng mga gene ng dalawang indibidwal sa sa parehong oras mula noong 1960s. Kapag nahawakan, dalawang embryo ay bumubuo lamang ng isang bago, mas malaking bola - halos tulad ng mga bula ng sabon na nagtatagpo sa hangin. Ang bola ng mga selula ay wala pang immune system na maaaring maiwasan ito - tulad ng, sa katunayan, lahat ng iba pang mga sistema: sila ay bubuo sa ibang pagkakataon.

Ang isang mas banayad na interbensyon ay ang pagdaragdag ng dayuhang biomaterial sa embryo kapag ang mga selula nito ay nahahati na sa iba't ibang uri. Sa yugto ng blastocyst, ang embryo - sa mouse man o tao - ay isang guwang na bola na may maliit na bahagi ng mga cell na naka-lock sa loob. Tanging ang panloob na bahaging ito lamang ang magiging hinaharap na mga baga, atay, bato, utak, balat at iba pang bahagi ng katawan ng may sapat na gulang, at ang buong panlabas na bahagi ay magiging isang inunan na hindi makakaligtas sa panganganak. Mas gusto ng mga biologist na ipakilala ang mga dayuhang selula sa yugtong ito.

Hindi masasabing ganito ang senaryo purong anyo nagbukas ng mga kapana-panabik na pagkakataon para sa mga transplant surgeon. Ang pangangailangan para sa mga organo ng donor ay karaniwang lumitaw mamaya - kapag ang isang tao ay lumampas na sa edad ng pangsanggol. Paano i-cross ito sa isa pang embryo? Kumuha ng mga cell ng isang pang-adultong organismo na hindi nakakuha ng malinaw na misyon (tulad ng mga selula ng utak o atay) at hindi nawalan ng kakayahan na katangian ng mga embryonic cell na mag-transform sa anumang bagay. Ang mga ito ay tinatawag na stem cell, ngunit ito ay napakabihirang sa katawan. Noong 2012 Nobel Prize sa medisina ay iginawad sa Japanese scientist na si Shinya Yamanaka para sa pag-imbento ng isang paraan upang baguhin ang mga ordinaryong selula ng katawan sa mga stem cell - upang makalimutan ang backstory ng isang tao at "mahulog sa pagkabata." Ang buong pangalan ay sapilitan (dahil sila ay pinilit na baguhin) pluripotent (iyon ay, "may kakayahan sa anumang bagay" - anumang pagbabago) stem cell. Ginagamit ito ng mga mananaliksik ng Chimera.

Posible bang pagsamahin ang mga embryo na tulad nito? iba't ibang uri— halimbawa, daga at daga? Ito mismo ang unang ginawa ng pangkat ni Toshihiro Kobayashi mula sa Unibersidad ng Tokyo gamit ang mga stem cell noong 2010 - at Amerikanong banda, na nag-publish ng kanyang mga resulta makalipas ang pitong taon, ay dinala ang pamamaraan sa pagiging perpekto. Paano ka nakakasigurado na talagang nag-breed ka ng chimera? Kunin bilang batayan ang mga embryo na napapahamak sa kamatayan na may espesyal na nasirang DNA. Gamit ang bagong imbento na "gene scalpel" na CRISPR-Cas9, isang paraan para sa naka-target na pag-edit ng DNA, pinatalsik ng mga siyentipiko ang mga gene na responsable sa paglaki ng pancreas o puso. Sa gayong depekto ay walang pagkakataon na mabuhay (o kahit na ipinanganak na buhay). Ngunit pagkatapos ay ang mga rat stem cell ay ipinakilala sa embryo. At kung ipinanganak ang isang chimera mouse, matitiyak ng mga siyentipiko na ang puso ng daga ay tumitibok sa loob nito.

Ngunit ang pinaka nakakagulat na resulta ay nababahala sa gallbladder. Ang mga daga ay wala nito, ngunit ang mga daga ay mayroon nito. Ngunit ang mga chimera, kung saan ang mga gene ng mouse na responsable para sa organ na ito ay hindi pinagana, ay ipinanganak pa rin na may gumagana apdo- mula sa mga selula ng daga. Ang mga selula ng mouse sa paanuman ay nagmungkahi ng tamang konteksto sa mga selula ng daga, at sila, na sumuko sa impluwensya, ay bumuo ng isang organ na imposible sa daga.

Mas malapit sa baboy kaysa sa daga

Hindi posible na tumawid sa isang baboy at isang daga sa ganitong paraan - dahil ang mga organismo na ito ay masyadong naiiba sa bawat isa. Iba't ibang haba ng pagbubuntis at iba't ibang laki iminumungkahi ng mga organo na ang mga selula ay nakaprograma upang hatiin sa iba't ibang bilis. Sa wakas, ang maliit na pusong daga ba ng isang chimera ay makakapagbomba ng dugo sa isang malaking atay ng baboy?

Ngunit sa mga tao ay walang ganoong kahirapan: mas malapit tayo sa mga baboy - pangunahin sa laki ng ating mga organo. Samakatuwid, ang mga baboy (at mga mini na baboy bilang isang hiwalay na opsyon) ay palaging ang #1 na kandidato para sa xenotransplantation. Kasabay ng paglaki ng mga selula ng tao sa katawan ng baboy, ang mga biologist ay isinasaalang-alang ang iba pang mga posibilidad - halimbawa, kunin lamang ang mga ito at itago ang mga ito mula sa kaligtasan sa sakit ng tao yaong mga protina sa ibabaw ng mga selula ng baboy na pinakamaraming sanhi matinding reaksyon. Matagal nang nagaganap ang naturang pananaliksik, kaya hindi na bago ang mga baboy bilang kandidato para sa organ transplant.

Ipinakita ng isang bagong eksperimento na may posibilidad, at hindi ito haka-haka - o kahit isang hindi kapani-paniwalang pagkakataon. 2075 na mga embryo ang itinanim sa mga baboy, at 186 sa kanila ay umabot sa sapat na kapanahunan, ayon sa mga siyentipiko. Ang mga cell ng tao ay na-tag ng isang espesyal na tag sa kanilang DNA na nagiging sanhi ng mga ito upang makabuo ng isang fluorescent na protina - at 17 mature, malusog na mga embryo ay kumpiyansa na kumikinang sa ultraviolet light, na nagpapatunay sa mga siyentipiko na sila ay talagang mga chimera.

Mula sa sandaling ito hanggang sa mga organo sa isang buhay na incubator ay mga taon, sabi ng mga mananaliksik. At hindi lang masyadong maliit ang proporsyon ng mga selula ng tao sa katawan ng chimera. Magiging mahirap para sa mga siyentipiko sa anumang kaso na makita kung paano sila lumalaki at kung ano ang mangyayari sa mga selula sa isang pang-adultong katawan.

Mas malapit tayo sa mga baboy - pangunahin sa laki ng ating mga organo. Samakatuwid, ang mga baboy ay palaging ang No. 1 na kandidato para sa xenotransplantation

Ang mga chimera ng mga daga at daga, na pinalaki kanina, ay nabuhay ng buong buhay ng mouse sa dalawang taon. Walang dahilan upang isipin na magkakaroon ng human-pig chimeras malubhang problema mga problema sa kalusugan na pumipigil sa iyo sa pag-abot sa maturity. Hindi mga biyolohikal na problema ang pumipigil sa kanila na ipanganak, ngunit ang mga etikal. At napakaseryoso na ang isang koponan mula sa Salk Institute ay napilitang magsagawa ng pananaliksik gamit ang pribadong pera, dahil ang mga patakaran ng US National Institutes of Health - isang analogue ng Ministry of Health, na nagpopondo sa karamihan ng biomedical na pananaliksik sa bansa - ay nagbabawal. paggastos ng pera sa anumang mga eksperimento sa pagpapakilala ng mga stem cell ng tao sa mga embryo ng hayop.

Ano ang hindi etikal sa panganganak ng baboy na may pali ng tao? Ang aming kawalan ng katiyakan tungkol sa mga resulta ng naturang eksperimento. Ang mga proporsyon ng mga cell sa isang adult na embryo ay hindi pareho sa mga nasa embryo. At kung ang mga selula ng baboy ay mananaig ng isang milyon sa isang ratio, hindi ito nakakatakot na parang ang mga selula ng tao ang pumalit. At isisilang ang isang nilalang na mas mukhang tao kaysa sa baboy, na may utak ng tao, ngunit may mga deformidad na dulot ng mga pangyayari sa eksperimento. Para mailigtas ng mga doktor ang mga tao, tila kailangan nila, bukod sa iba pang mga bagay, ng isang mas tumpak na kahulugan ng isang tao - at isang mas tumpak na sagot sa tanong kung saan nanggaling ang mga tao.

Isang internasyonal na grupo ng mga siyentipiko na pinamumunuan ng Kastila na si Juan Balmonte, na kilala sa kanyang trabaho sa larangan ng mga stem cell, ay nagawang lumikha ng mga embryo ng mga chimera ng tao-baboy, na sa hinaharap ay maaaring maging mapagkukunan ng mga organo ng donor. Ang isa pang pangkat ng mga mananaliksik ay nagpagaling ng congenital deafness sa mga daga gamit ang mga virus. pinag-uusapan ang mga tagumpay ng genetic engineering na may kaugnayan sa medisina.

Ang paglikha ng mga genetically modified organism ay hindi lamang ang bagay na maaaring idulot ng genetic engineering sa sangkatauhan. Ginagawang posible ng biotechnology hindi lamang na baguhin ang mga gene upang mapabuti ang mga halaman at hayop sa agrikultura, kundi pati na rin ang paggamot nang mas maaga mga sakit na walang lunas. Ironically, para dito, ginagamit ng mga siyentipiko ang walang hanggang mga kaaway ng tao - mga virus. Ang huli ay ginagamit upang lumikha ng mga vector na naghahatid ng DNA sa kinakailangang mga cell. Ang isa pang direksyon na maaaring matakot sa mga taong hindi masyadong marunong sa agham ay ang paglikha ng mga chimera embryo na pinagsasama ang mga selula mula sa mga tao at iba pang mga organismo. Gayunpaman, kung ano sa una ay tila nagbabala ay talagang magiging sa isang maginhawang paraan paglikha ng mga organo.

Ang mga bato o baga na ginawa ng lumalaking chimeric embryo ay magiging angkop para sa paglipat sa mga taong nangangailangan nito. Dapat isipin ng mga natatakot sa pag-aalsa ng mutant tunay na benepisyo mula sa teknolohiyang ito ay lumampas sa hindi malinaw na takot ng mga pesimistikong manunulat ng science fiction.

Larawan: Nakauchi et al. / Ang Unibersidad ng Tokyo

Upang maalis ang mga takot, kailangan mong maunawaan kung ano at paano ginagawa ng mga siyentipiko kapag lumikha sila ng mga chimera. Ang pangunahing materyal na pinagtatrabahuhan ng mga mananaliksik ay ang mga stem cell, na mayroong pluripotency - ang kakayahang maging ibang mga selula ng katawan (nerve, taba, kalamnan, atbp.) maliban sa inunan at yolk sac. Ang mga ito ay ipinakilala sa mga embryo ng iba pang mga organismo, pagkatapos kung saan ang embryo ay bubuo pa.

Pigmen

Ito ay kung paano nagawa ng isang internasyonal na grupo ng mga siyentipiko mula sa USA, Spain at Japan na lumikha ng mga chimera ng baboy-tao, daga-daga at baka-tao. Iniulat nila ito sa isang papel na inilathala sa journal Cell, na naging unang dokumento na nagpapatunay sa matagumpay na "chimerization" ng malayong nauugnay na mga species.

Ang pangunahing problema ay hindi sapat na ipasok ang pluripotent cells sa isang embryo at asahan ang isang magandang lalabas. Sa halip, ang resulta ay maaaring isang organismo na may mga sakuna na problema sa pag-unlad, kabilang ang pagbuo ng mga teratoma. Kinakailangang patayin ang mga gene sa mga embryo ng tatanggap upang hindi sila makabuo ng mga tiyak na tisyu. Sa kasong ito, ang mga implanted stem cell ay nagsasagawa ng gawain ng pagpapalaki ng nawawalang organ.

Una, ipinakilala ng mga siyentipiko ang mga stem cell ng daga sa mga embryo ng mouse sa yugto ng blastocyst, kapag ang fetus ay isang bola ng ilang dosenang mga selula. Ang pamamaraang ito ay tinatawag na embryo complementation. Ang layunin ng eksperimento ay upang malaman kung aling mga salik ang gumaganap ng nangungunang papel sa interspecific chimerism. Ang mga embryo ay inilipat sa katawan ng mga babaeng daga at pagkatapos ay naging mga buhay na chimera, na ang isa ay nabuhay hanggang dalawang taong gulang.

Ang mga gene sa mga embryo ay pinatay gamit ang teknolohiyang CRISPR/Cas9, na nagpapakilala ng mga break sa mga partikular na seksyon ng DNA. Halimbawa, kapag sinubukan ang diskarte na ginamit nila, hinarangan ng mga mananaliksik ang aktibidad ng isang gene na may mahalagang papel sa pagbuo ng pancreas. Ang mga mice na ipinanganak ay namatay bilang isang resulta, ngunit kapag ang pluripotent rat cells ay ipinakilala sa mga embryo, ang nawawalang organ ay nabuo. Pinatay din ng mga siyentipiko ang Nkx2.5 gene, kung wala ang mga embryo ay nagdusa mula sa malubhang mga depekto sa puso at kulang sa pag-unlad. Nakatulong ang chimerization sa mga embryo na makamit ang normal na paglaki, ngunit hindi kailanman posible na makakuha ng mga nabubuhay na chimera.

Larawan: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Salk Institute for Biological Studies

Ang pagsusuri sa nagresultang daga ay nagpakita na ang iba't ibang mga tisyu ng mouse ay naglalaman ng iba't ibang proporsyon ng mga selula ng daga. Nang sinubukan ng mga siyentipiko na ipakilala ang mga selula ng daga sa mga blastocyst ng baboy at pagkatapos pagsusuri ng genetic apat na linggong gulang na mga embryo, wala silang nakitang rodent na DNA. Iminumungkahi nito na hindi lahat ng hayop ay angkop para sa chimerization sa isa't isa, at ang matagumpay na paghugpong ng mga stem cell mula sa ilan sa mga embryo ng iba ay maaaring depende sa genetic, morphological o anatomical na mga kadahilanan.

Ang pangunahing layunin ng mga siyentipiko ay lumikha ng chimera ng tao-baboy upang makita kung paano bubuo ang tisyu ng tao sa loob ng embryo ng isang non-ruminant artiodactyl na hayop. Gumamit sila ng mga blastocyst ng baboy at gumamit ng laser beam para gumawa ng mga mikroskopikong butas para sa kasunod na pag-iniksyon ng iba't ibang grupo ng pluripotent cells, na lumaki sa iba't ibang kondisyon. Ang mga embryo ay inilipat sa mga sows, kung saan sila ay matagumpay na nabuo. Ang pagsubaybay sa dinamika ng materyal ng tao ay isinagawa gamit ang isang fluorescent na protina na ang mga stem cell ng tao ay na-program upang makagawa.

Bilang resulta, nabuo ang mga cell na mga precursor sa embryo ng baboy iba't ibang uri tissue, kabilang ang puso, atay at sistema ng nerbiyos. Ang mga hybrid na baboy-tao ay pinahintulutan na bumuo ng tatlo hanggang apat na linggo bago nawasak para sa mga etikal na dahilan.

Mga bingi na daga

Ang mga Amerikanong siyentipiko mula sa Boston ay nakapagbalik kamakailan ng pandinig sa mga daga na nagdurusa mula sa isang bihirang genetic disorder. panloob na tainga. Para dito ginamit nila biyolohikal na sistema paghahatid ng gene (vector) batay sa mga neutralisadong virus. Binago ng mga mananaliksik ang isang adeno-associated virus na nakakahawa sa mga tao ngunit hindi nagdudulot ng sakit.

Ang nakakahawang ahente ay maaaring tumagos sa mga selula ng buhok - mga receptor ng sistema ng pandinig at vestibular apparatus sa mga hayop. Gumamit ang mga biotechnologist ng vector upang ayusin ang may sira na Ush1c gene sa mga selula ng mga bagong panganak na live na daga. Ang mutation na ito ay nagdudulot ng pagkabingi, pagkabulag at mga problema sa balanse. Bilang resulta, bumuti ang pandinig ng mga hayop, na nagpapahintulot sa kanila na makilala kahit ang mga tahimik na tunog.

Ang genetic engineering, samakatuwid, ay hindi isang paraan upang lumikha ng mga mutant na nagbabanta sa sangkatauhan. Ito ay isang patuloy na pagpapabuti na hanay ng mga pamamaraan at kasangkapan upang mapabuti ang buhay at kalusugan ng mga tao, lalo na ang mga nangangailangan. Dahil ang paglikha ng chimeras at gene therapy ay hindi gaanong madaling ipatupad at kung minsan ay nangangailangan ng mga mapanlikhang solusyon, ang pagbuo ng biotechnologies ay hindi nangyayari nang mabilis hangga't gusto natin. Gayunpaman, dose-dosenang mga siyentipikong papel ang nai-publish bawat taon na nagpapalalim at nagpapayaman sa aming kaalaman at kasanayan.

Noong Agosto 4, 2016, inihayag ng US National Institutes of Health (NIH) na tatanggalin nila ang moratorium sa paglikha ng mga chimera. Ito ay tungkol tungkol sa etikal na kontrobersyal na mga eksperimento kung saan ang mga stem cell ng tao ay tinuturok sa mga embryo ng hayop, na nagreresulta sa pagbuo ng mga organismo na pinagsasama ang mga katangian ng hayop at tao. Tinatawag silang chimera ng mga siyentipiko.

SA Sinaunang Greece Ang mga chimera ay mga mythological monster na may ulo at leeg ng leon, katawan ng kambing at buntot ng ahas. Ang parehong mga chimera ay mga organismo na may genetically heterogenous na materyal. Maaari silang magsilbi bilang maginhawang biological na modelo para sa pag-aaral iba't ibang sakit- halimbawa, cancer o neurodegenerative syndromes, ay maaaring maging mapagkukunan ng mga organo para sa paglipat. Gayunpaman, kapag ang eksperimentong biology ay lumalapit sa science fiction, ang publiko ay natatakot na ito ay maaaring humantong sa hindi inaasahang mga kahihinatnan.

Kapag lumilikha ng mga chimera, ginagamit ang mga stem cell na may ari-arian ng pluripotency. Sa madaling salita, sila ay may kakayahang maging lahat ng mga selula ng isang embryo ng tao. Ang mga selula ay ipinapasok sa embryonic tissue ng mga modelong organismo (mga daga, daga, unggoy, baboy at iba pang mga hayop) nang maagang yugto, pagkatapos kung saan ang embryo ay pinapayagan na umunlad pa. Noong Setyembre 2015, ang NIH ay nagpahayag ng pag-aalala na kung ang mga stem cell ay na-injected sa utak ng mga daga, ang resulta ay maaaring mga daga na may binagong mga kakayahan sa pag-iisip-iyon ay, mga hayop na may "superintelligence." Samakatuwid, ang NIH, na nagbibigay ng mga gawad para sa biomedical na pananaliksik, ay nagpasya na pigilin ang pagpopondo para sa mga eksperimento sa mga chimera hanggang sa suriin ng mga eksperto nito ang etikal na isyu.

Gayunpaman, ang ilang mga grupo ng pananaliksik sa Estados Unidos ay puspusan na sa paglikha ng mga chimera. Iniulat ng MIT Technology Review na noong 2015, mayroong humigit-kumulang 20 na pagtatangka na gumawa ng mga chimera ng baboy-tao at tupa-tao. Sa kasamaang palad, wala ni isa gawaing siyentipiko ay hindi pa nai-publish, at walang mga ulat ng matagumpay na paggawa ng mga hayop na may mga tisyu ng tao.

Ang mga eksperimento sa mga chimeric na organismo ay pinagsama bilang genetic engineering, at stem cell biology. Hindi sapat na ipasok lamang ang pluripotent cells sa isang embryo ng hayop, dahil sa kasong ito ang resulta ay maaaring isang organismo na may mga sakuna na karamdaman sa pag-unlad. Karaniwang pinapatay ng mga siyentipiko ang mga gene sa mga embryo upang hindi sila makabuo ng mga partikular na tisyu. Sa kasong ito, ang mga stem cell ay nagsasagawa ng gawain ng pagbuo ng nawawalang organ, na hindi naiiba sa isang tao, na ginagawa itong angkop para sa paglipat.

Ayon sa cardiologist na si Daniel Garry, ang mga unang pagsusuri ay isinagawa sa kanyang laboratoryo ang pamamaraang ito. Ininhinyero ng mga mananaliksik ang mga baboy na kulang sa tiyak mga kalamnan ng kalansay at mga sisidlan. Ang mga naturang hayop ay hindi mabubuhay, ngunit ang mga siyentipiko ay nagdagdag ng mga stem cell mula sa isa pang embryo ng baboy sa mga embryo. Ang mga resulta ay labis na humanga sa militar ng US na ginawaran nila si Harry ng $1.4 milyon na gawad upang palaguin ang mga puso ng tao mula sa mga baboy. Nilalayon ng siyentipiko na ipagpatuloy ang kanyang pananaliksik sa kabila ng moratorium ng NIH, at isa sa 11 may-akda na naglathala ng liham na pumupuna sa desisyon ng biomedical center.

Sinabi ng mga siyentipiko na ang NIH moratorium ay nagdudulot ng banta sa pagbuo ng stem cell biology, developmental biology at regenerative medicine, at nagpahayag ng mga pagdududa na ang paggamit ng mga stem cell ay maaaring makagawa ng isang "humanized" na hayop na may mataas na katalinuhan. Sa partikular, itinuro nila na ang mga eksperimento sa xenotransplantation kung saan mga selula ng nerbiyos ang mga tao ay itinanim sa utak ng mga daga, hindi humantong sa paglitaw ng sobrang matalinong mga daga.

Larawan: Nakauchi et al. / Ang Unibersidad ng Tokyo

Bilang pag-iingat, hindi pinapayagan ng ilang mananaliksik na gumagawa ng mga chimera na ipanganak ang kanilang mga nilikha. Pinag-aaralan ng mga embryologist ang mga embryo upang makakuha ng impormasyon tungkol sa kung gaano kalaki ang naiaambag ng mga stem cell ng tao sa pag-unlad ng fetus. Gayunpaman, sa kabila ng katotohanan na ang ilang mga laboratoryo ay naglalaro na ligtas, mayroon nang mga chimeric na hayop - halimbawa, ang mga daga na pinagkalooban ng immune system tao. Ang ganitong mga hayop ay nilikha sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga selula ng atay at thymus mula sa mga nalaglag na embryo ng tao sa katawan ng mga isinilang na rodent.

Ang pinakamalaking interes sa mga siyentipiko ay ang paglikha ng mga chimera sa yugto ng blastocyst, kapag ang fetus ay isang bola na binubuo ng ilang dosenang mga selula. Ang pamamaraang ito ay tinatawag na embryo complementation. Noong 2010, ang mga mananaliksik mula sa Japan ay nakagawa ng mga daga na ang pancreas ay ganap na binubuo ng mga selula ng daga. Si Hiromitsu Nakauchi, ang nangungunang may-akda ng papel, ay nagpasya sa kalaunan na lumikha ng isang "baboy," kung saan kailangan niyang lumipat sa Estados Unidos dahil ang mga komiteng pang-agham sa Japan ay hindi aprubahan ang mga naturang eksperimento. Ang scientist ay nagtatrabaho na ngayon sa Stanford University na may grant mula sa California Institute of Regenerative Medicine. Karamihan sa mga pluripotent cell na ipinakilala sa mga embryo sa kanyang lab ay ginawa mula sa kanyang sariling dugo, aniya, dahil ang mga hadlang sa burukrasya ay pumipigil sa kanya na mag-recruit ng mga boluntaryo sa labas.

Karamihan sa mga tao ay naririnig ang salitang "chimera" at iniisip ang mga halimaw na nilikha ng mga baliw na siyentipiko. Kailangang patunayan ng mga siyentipiko na ang mga selula ng tao ay talagang maaaring dumami at bumuo ng ganap at malusog na mga organo sa mga hayop. Ang mga daga at daga ay medyo malapit sa genetically, kaya ang paglikha ng mga chimera ay pumasok sa kasong ito hindi nagdudulot ng problema. Sa kaso ng mga tao at baboy, na ang karaniwang ninuno ay nabuhay 90 milyong taon na ang nakalilipas, maaaring magkaiba ang mga bagay.

Sinusubukan na ng mga siyentipiko ang komplementasyon ng isang embryo ng baboy na may mga stem cell ng tao, ngunit nagsimula lamang ang pananaliksik pagkatapos ng pag-apruba ng tatlong komisyon ng bioethics. Ang Stanford University, kung saan isinasagawa ang pananaliksik, ay nilimitahan ang oras ng pagbuo ng mga embryo sa 28 araw (ang mga biik ay ipinanganak sa araw na 114). Gayunpaman, ang fetus ay sapat na bubuo upang ito ay matukoy kung gaano katama ang mga simulain ng mga organo ay nabuo.

Noong nakaraang linggo, iminungkahi ng NIH na palitan ang moratorium ng karagdagang pagsusuri ng isang komite ng mga etika at eksperto sa kapakanan ng hayop. Isasaalang-alang nila ang mga kadahilanan tulad ng uri ng mga selula ng tao, kung saan sila matatagpuan sa embryo, at posibleng pagbabago sa pag-uugali at hitsura hayop. Ang mga natuklasan ng mga eksperto ay makakatulong sa NIH na magpasya kung pondohan ang proyektong sinusuri.