Un grup internațional de oameni de știință condus de spaniolul Juan Balmonte, cunoscut pentru activitatea sa în domeniul celulelor stem, a reușit să creeze embrioni de himere umane și porcine, care în viitor ar putea deveni o sursă de organe donatoare. O altă echipă de cercetători a folosit viruși pentru a trata surditatea congenitală la șoareci. „Lenta.ru” vorbește despre succesul ingineriei genetice legate de medicină.
Crearea de organisme modificate genetic nu este singura cale prin care ingineria genetică poate fi pe placul omenirii. Biotehnologia face posibilă nu numai schimbarea genelor pentru a îmbunătăți plantele și animalele agricole, dar și pentru a trata boli incurabile anterior. În mod ironic, oamenii de știință folosesc dușmanii eterni ai omului - virușii. Acestea din urmă sunt utilizate pentru a crea vectori care livrează ADN către celulele dorite. O altă direcție care poate înspăimânta oameni care nu sunt prea cunoscuți în știință este crearea embrionilor de himeră care combină celulele oamenilor și alte organisme. Cu toate acestea, ceea ce pare sinistru la început se va dovedi de fapt un mod convenabil de a crea organe.
Rinichii sau plămânii obținuți prin creșterea embrionilor himerici vor fi potriviți pentru transplantarea persoanelor în nevoie. Cei care se tem de o răscoală mutantă ar trebui să creadă că adevăratele beneficii ale acestei tehnologii depășesc temerile vagi ale scriitorilor de ficțiune științifică pesimistă.
De la stânga la dreapta: mouse normal, mouse cu cuști de șobolan, șobolan cu cuști de șoarece, șobolan normal
Imagine: Nakauchi et al. / Universitatea din Tokyo
Pentru a risipi temerile, trebuie să înțelegeți ce și cum fac oamenii de știință care creează himere. Principalul material cu care cercetătorii lucrează sunt celulele stem, care au pluripotență - capacitatea de a se transforma în alte celule din corp (nerv, grăsime, mușchi, etc.), cu excepția sacului de placentă și a gălbenușului. Acestea sunt introduse în embrionii altor organisme, după care embrionul se dezvoltă în continuare.
Video promotional:
Pigmen
Așa a reușit o echipă internațională de oameni de știință din Statele Unite, Spania și Japonia să creeze himere pentru porc-om, șobolan-șoarece și vacă-om. Au raportat acest lucru într-un articol publicat în revista Cell, care a devenit primul document care a susținut „chimerizarea” de succes a speciilor înrudite.
Principala problemă este că nu este suficient să introducem celule pluripotente în embrion și să așteptăm să iasă ceva bun. În schimb, poate ajunge cu un organism cu dizabilități de dezvoltare catastrofale, inclusiv formarea de teratoame. Este necesar să dezactivați genele din embrioni receptori, astfel încât acestea să nu poată forma țesuturi specifice. În acest caz, celulele stem implantate își asumă sarcina de a crește organul lipsă.
În primul rând, oamenii de știință au injectat celule stem de șobolan în embrioni de șoarece la stadiul de blastocist, când fătul este o bilă de câteva zeci de celule. Această metodă se numește completarea embrionului. Scopul experimentului a fost să afle care sunt factorii care joacă un rol de lider în chimerismul dintre specii. Embrionii au fost transferați în corpul șoarecilor de sex feminin, după care s-au dezvoltat în himere vii, dintre care unul a supraviețuit până la vârsta de doi ani.
Genele din embrioni au fost oprite folosind tehnologia CRISPR / Cas9, care face pauze în anumite regiuni ale ADN-ului. De exemplu, cercetătorii, la testarea abordării lor, au blocat activitatea unei gene care joacă un rol important în formarea pancreasului. Șoarecii care s-au născut au murit ca urmare, dar organul lipsă s-a dezvoltat atunci când au fost introduse celule de șobolan pluripotente în embrioni. Oamenii de știință au oprit, de asemenea, gena Nkx2.5, fără de care embrionii sufereau de defecte cardiace grave și s-au dovedit a fi subdezvoltați. Chimerizarea a ajutat embrionii să atingă o creștere normală, cu toate acestea, nu au fost obținute himere vii.
Foto: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Salk Institute for Biological Studies
Un studiu asupra șoarecilor de șobolan rezultat a arătat că diferite țesuturi de șoareci conțineau o proporție diferită de celule de șobolan. Când oamenii de știință au încercat să injecteze celule de șobolan în blastocistii de porc și apoi au efectuat analize genetice ale embrionilor vechi de patru săptămâni, nu au găsit ADN de rozătoare. Acest lucru sugerează că nu toate animalele sunt potrivite pentru chimerizare între ele, iar grefarea cu succes a celulelor stem de la unii embrioni la alții poate depinde de factori genetici, morfologici sau anatomici.
Principalul obiectiv al oamenilor de știință a fost crearea unei himere a unui bărbat și a unui porc, pentru a urmări modul în care țesuturile umane se vor dezvolta în interiorul embrionului unui animal ne-rumegător cu vârf de copaci. Au folosit blastocistii de porc și, folosind un fascicul laser, au făcut găuri microscopice pentru injecția ulterioară a diferitelor grupuri de celule pluripotente, care au fost cultivate în diferite condiții. Apoi embrionii au fost transferați la scroafe, unde s-au dezvoltat cu succes. Urmărirea dinamicii materialului uman a fost realizată folosind o proteină fluorescentă, pentru producerea căreia au fost programate celule stem umane.
Drept urmare, în embrionul porcin s-au format celule, care sunt precursorii diferitelor tipuri de țesuturi, inclusiv inima, ficatul și sistemul nervos. Hibrizii de porc / om au fost lăsați să se dezvolte timp de trei până la patru săptămâni, după care au fost distruși din motive etice.
Șoareci surzi
Oamenii de știință americani din Boston au reușit recent să revină auzul la șoarecii care suferă de o tulburare genetică rară a funcției urechii interne. Pentru a face acest lucru, au folosit un sistem biologic de eliberare a genelor (vector) bazat pe viruși neutralizați. Cercetătorii au modificat un virus adeno-asociat, care infectează oamenii, dar nu provoacă boli.
Agentul infecțios este capabil să pătrundă în celulele părului - receptorii sistemului auditiv și aparatul vestibular la animale. Biotehnologii au folosit vectorul pentru a repara gena Ush1c defectă în celulele șoarecilor vii nou-născuți. Această mutație provoacă surditate, orbire și dezechilibru. Drept urmare, auzul animalelor s-a îmbunătățit, ceea ce le-a permis să distingă chiar sunete liniștite.
Prin urmare, ingineria genetică nu este o modalitate de a crea mutanți care amenință umanitatea. Acesta este un set de metode și mijloace în continuă îmbunătățire pentru a îmbunătăți viața și sănătatea oamenilor, în special a celor care au mare nevoie de ea. Deoarece crearea himerelor și a terapiei genice nu sunt atât de ușor de implementat și uneori necesită soluții ingenioase, dezvoltarea biotehnologiei nu se întâmplă la fel de rapid pe cât ne-am dori. Cu toate acestea, zeci de lucrări științifice sunt publicate anual care ne aprofundează și îmbogățesc cunoștințele și abilitățile noastre.
Alexandru Enikeev
