EGenesis, care este specializată în producerea de porci modificate genetic pentru transplant de organe umane, a anunțat nașterea mai multor animale editate. Au pierdut trei gene, au achiziționat nouă și, de asemenea, au pierdut 25 de viruși înmulțindu-se în genom. În același timp, porcii sunt complet sănătoși și fertili, iar celulele lor nu provoacă agresiuni în componentele sistemului imunitar uman. Studiile clinice umane ale transplanturilor sunt planificate în următorii ani. O preimprimare a lucrării este postată pe portalul bioRxiv.
Există trei obstacole în calea transplantului de organe umane. Primul este compatibilitatea fiziologică: organul trebuie să fie adecvat ca mărime, structură și funcție. În acest sens, un obiect convenabil este un porc, dintre care multe organe - de exemplu, inima sau rinichii - nu diferă semnificativ de cele umane.
Al doilea obstacol este respingerea imună. Corpul uman reacționează cu precauție la orice molecule necunoscute, dar unele - de exemplu, zaharurile de pe suprafața celulelor străine - provoacă o agresiune deosebit de puternică.
În cele din urmă, al treilea este virusurile pe care fiecare organism le poartă în genomul său. Nu vorbim despre virusuri active care provoacă epidemii, ci despre cele endogene, adică cele care nu ucid celula, ci se înmulțesc doar în cadrul nucleului său. Dar dacă celula își păstrează într-un fel oarecare viruși sub control, atunci dacă celulele străine o infectează cu viruși noi, este posibil să nu poată face față consecințelor reproducerii lor.
Pentru ca organul unui porc să devină compatibil cu oamenii, ținând cont de toate aceste cerințe, este necesar să se facă schimbări dintr-o dată într-o serie de gene. La început, au încercat să obțină acest lucru prin ciocniri de gene, iar inima unui porc cu mai multe lovituri a durat în corpul babuinii timp de trei ani întregi.
În 2015, geneticianul american George Church și biologul chinez Luhan Yang au fondat eGenesis, o companie al cărei obiectiv era crearea de porci modificați de mai multe gene simultan. După un timp, oamenii de știință conduși de Church au raportat că au fost capabili să curețe complet celulele de porc de retrovirusurile endogene. Acum, Church și Jan au făcut următorul pas: să creăm atât animale „fără virus”, cât și animale compatibile cu imunologie.
Pentru a face acest lucru, cercetătorii de la eGenesis au trebuit să elaboreze un protocol în mai multe etape. Pentru început, au luat o cultură de fibroblaste de la urechea unui porc obișnuit. Cu ajutorul electroporației, moleculele sistemului CRISPR / Cas9 au fost introduse în ele pentru a tăia trei gene din ADN care provoacă cea mai puternică respingere din corpul uman. În același timp, o plasmidă cu nouă gene noi, deja umane, a fost introdusă în celule, care sunt responsabile de suprimarea răspunsului imun și a proceselor de coagulare a sângelui. Astfel, celulele rezultate nu numai că nu trebuie să provoace agresiune imunitară, ci și să o suprime.
După ce au confirmat că editarea a avut succes, oamenii de știință au îndepărtat nucleele fibroblastului și le-au plasat în ouă fără nucleu - o metodă de clonare de lungă durată. Embrionii s-au dezvoltat din ouă, care au fost plantate la mame surogat, care au născut purcei din prima generație. Acești porci încă purtau viruși, dar ar fi trebuit să fie deja compatibili imunologic cu oamenii.
Video promotional:
Oamenii de știință au izolat din nou o cultură de fibroblaste din corpul lor și au efectuat următoarea etapă de editare în ea: din nou, folosind electroporarea, sistemul CRISPR / Cas9 a fost introdus în celule, care a atacat gena transcriptazei inversă, o enzimă cheie cu care virusurile endogene se reproduc în genom. După aceea, nucleele celulare au fost de asemenea izolate, plasate în interiorul ovocitelor și au fost obținuți purcei din a doua generație. Astfel, porcii au pierdut trei gene, au câștigat nouă și au pierdut, de asemenea, douăzeci și cinci de multiplicări active ale virușilor.
Cercetătorii au verificat că porcii editați au fost stabile genetic. În celulele lor, opt din nouă gene umane au fost de fapt exprimate, iar genele care provoacă respingerea imunității au fost „tăcute”. Oamenii de știință au verificat genomul animalului pentru a găsi urme de editare în afara țintei și au găsit mai multe „lipsuri” ale CRISPR / Cas9, dar nu au afectat regiunile ADN-ului care codifică proteinele.
Animalele în sine erau fiziologice sănătoase și fertile. În ciuda faptului că interfera cu imunitatea și sistemul lor de coagulare a sângelui, numărul lor de sânge a fost în limite normale. Oamenii de știință nu au găsit niciun efect al editării asupra muncii inimii, ficatului și rinichilor porcilor.
În cele din urmă, cercetătorii au testat dacă porcii editați genetic au dobândit proprietățile necesare pentru transplant. În primul rând, au izolat o cultură de celule de pereții vaselor de porci și au tratat-o cu imunoglobuline umane: se leagă de celulele modificate cu 90% mai puțin decât cele normale. Apoi, aceste celule au fost acționate de proteine ale complementului uman - reacționează la prezența celulelor străine chiar mai devreme decât imunoglobulinele - dar sistemul complementului a fost activat nu mai des decât în cazul celulelor umane proprii.
Astfel, oamenii de știință au reușit să creeze animale ale căror celule nu provoacă agresiune imediată a imunității umane. În ciuda faptului că sistemul imunitar poate reacționa mai târziu la celulele străine, recunoscând asupra lor proteine mai rare, acest lucru poate fi tratat cu ajutorul imunosupresoarelor. Pe de altă parte, editarea vă permite să evitați respingerea acută și să câștigați timp pentru ca organul să se rădăcineze în interiorul corpului. Într-un interviu acordat Science, Yang a clarificat că compania intenționează să se concentreze pe testarea preclinică în 2020, dar se așteaptă să se deplaseze la cercetarea umană în următorii cinci ani.
Autor: Polina Loseva
