Een internationale groep wetenschappers onder leiding van de Spanjaard Juan Balmonte, bekend van zijn werk op het gebied van stamcellen, slaagde erin om embryo's te creëren van hersenschimmen van mensen en varkens, die in de toekomst mogelijk een bron van donororganen worden. Een ander team van onderzoekers gebruikte virussen om aangeboren doofheid bij muizen te behandelen. "Lenta.ru" spreekt over het succes van genetische manipulatie met betrekking tot de geneeskunde.
Het creëren van genetisch gemodificeerde organismen is niet de enige manier waarop genetische manipulatie de mensheid kan behagen. Biotechnologie maakt het niet alleen mogelijk om genen te veranderen om landbouwplanten en -dieren te verbeteren, maar ook om voorheen ongeneeslijke ziekten te behandelen. Ironisch genoeg gebruiken wetenschappers hiervoor de eeuwige vijanden van de mens - virussen. De laatste worden gebruikt om vectoren te maken die DNA aan de gewenste cellen afleveren. Een andere richting die mensen met weinig kennis van de wetenschap kan afschrikken, is het creëren van chimera-embryo's die cellen van mensen en andere organismen combineren. Wat in eerste instantie echter sinister lijkt, zal in feite een gemakkelijke manier blijken te zijn om orgels te creëren.
Nieren of longen die zijn verkregen door chimere embryo's te laten groeien, zullen geschikt zijn voor transplantatie bij mensen in nood. Degenen die een mutantenopstand vrezen, zouden moeten denken dat de echte voordelen van deze technologie opwegen tegen de vage angsten van pessimistische sciencefictionschrijvers.
Van links naar rechts: normale muis, muis met rattenkooien, rat met muizenkooien, normale rat
Afbeelding: Nakauchi et al. / De universiteit van Tokio
Om angsten weg te nemen, moet je begrijpen wat en hoe wetenschappers die hersenschimmen maken aan het doen zijn. Het belangrijkste materiaal waarmee onderzoekers werken, zijn stamcellen, die pluripotentie hebben - het vermogen om te transformeren in andere cellen in het lichaam (zenuw, vet, spieren, enzovoort) met uitzondering van de placenta en de dooierzak. Ze worden ingebracht in de embryo's van andere organismen, waarna het embryo zich verder ontwikkelt.
Promotie video:
Varkensmannen
Op deze manier is een internationaal team van wetenschappers uit de Verenigde Staten, Spanje en Japan erin geslaagd om de chimeren van varken, muis en koe te creëren. Ze rapporteerden dit in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Cell, dat het eerste document werd dat de succesvolle "chimerisatie" van verwante soorten ondersteunde.
Het grootste probleem is dat het niet voldoende is om pluripotente cellen in het embryo te introduceren en te wachten tot er iets goeds uitkomt. In plaats daarvan kan een organisme ontstaan met catastrofale ontwikkelingsstoornissen, waaronder de vorming van teratomen. Het is noodzakelijk om de genen in de ontvangende embryo's uit te schakelen, zodat ze geen specifieke weefsels kunnen vormen. In dit geval nemen de geïmplanteerde stamcellen de taak op zich om het ontbrekende orgaan te laten groeien.
Ten eerste injecteerden wetenschappers rattenstamcellen in muizenembryo's in het blastocyststadium, wanneer de foetus een bal is van enkele tientallen cellen. Deze methode wordt embryo-complementatie genoemd. Het doel van het experiment was om erachter te komen welke factoren een leidende rol spelen bij het chimerisme tussen soorten. De embryo's werden overgebracht in het lichaam van vrouwelijke muizen, waarna ze zich ontwikkelden tot levende chimeren, waarvan er één overleefde tot de leeftijd van twee jaar.
Genen in embryo's zijn uitgeschakeld met behulp van CRISPR / Cas9-technologie, die breuken maakt in specifieke delen van het DNA. Zo blokkeerden de onderzoekers bij het testen van hun aanpak de activiteit van een gen dat een belangrijke rol speelt bij de vorming van de alvleesklier. De muizen die werden geboren stierven als gevolg, maar het ontbrekende orgaan ontwikkelde zich toen pluripotente rattencellen in de embryo's werden geïntroduceerd. Wetenschappers hebben ook het Nkx2.5-gen uitgeschakeld, zonder welke de embryo's leden aan ernstige hartafwijkingen en onderontwikkeld bleken te zijn. Chimerisatie hielp de embryo's om een normale groei te bereiken, maar er werden geen levende chimeren verkregen.
Foto: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Salk Institute for Biological Studies
Een studie van de resulterende rattenmuizen toonde aan dat verschillende muizenweefsels een ander aandeel rattencellen bevatten. Toen wetenschappers probeerden rattencellen in blastocysten van varkens te injecteren en vervolgens genetische analyse uitvoerden van vier weken oude embryo's, vonden ze geen knaagdier-DNA. Dit suggereert dat niet alle dieren geschikt zijn voor chimerisatie met elkaar, en het succesvol transplanteren van stamcellen van sommige embryo's naar andere kan afhangen van genetische, morfologische of anatomische factoren.
Het belangrijkste doel van de wetenschappers was om een hersenschim van een man en een varken te creëren, om na te gaan hoe menselijke weefsels zich zullen ontwikkelen in het embryo van een niet-herkauwend evenhoevig dier. Ze gebruikten blastocysten van varkens en maakten met een laserstraal microscopisch kleine gaatjes voor de daaropvolgende injectie van verschillende groepen pluripotente cellen, die onder verschillende omstandigheden werden gekweekt. Vervolgens werden de embryo's overgebracht naar zeugen, waar ze zich met succes ontwikkelden. Het volgen van de dynamiek van menselijk materiaal werd uitgevoerd met behulp van een fluorescerend eiwit, voor de productie waarvan menselijke stamcellen werden geprogrammeerd.
Als gevolg hiervan werden cellen gevormd in het varkensembryo, die de voorlopers zijn van verschillende soorten weefsels, waaronder het hart, de lever en het zenuwstelsel. De varkens / mens-hybriden mochten zich drie tot vier weken ontwikkelen, waarna ze om ethische redenen werden vernietigd.
Dove muizen
Amerikaanse wetenschappers uit Boston konden onlangs het gehoor teruggeven aan muizen die leden aan een zeldzame genetische aandoening van de binnenoorfunctie. Hiervoor gebruikten ze een biologisch genafgiftesysteem (vector) op basis van geneutraliseerde virussen. Onderzoekers hebben een adeno-geassocieerd virus gemodificeerd dat mensen wel infecteert maar geen ziekte veroorzaakt.
Het infectieuze agens kan haarcellen binnendringen - receptoren van het gehoorsysteem en vestibulaire apparaten bij dieren. Biotechnologen hebben de vector gebruikt om het defecte Ush1c-gen in de cellen van pasgeboren levende muizen te herstellen. Deze mutatie veroorzaakt doofheid, blindheid en onbalans. Als gevolg hiervan verbeterde het gehoor van de dieren, waardoor ze zelfs zachte geluiden konden onderscheiden.
Genetische manipulatie is daarom geen manier om mutanten te creëren die de mensheid bedreigen. Dit is een reeks methoden en middelen die voortdurend worden verbeterd om het leven en de gezondheid van mensen te verbeteren, vooral van degenen die er grote behoefte aan hebben. Omdat het maken van chimaera's en gentherapie niet zo eenvoudig te implementeren zijn en soms ingenieuze oplossingen vereisen, gaat de ontwikkeling van biotechnologie niet zo snel als we zouden willen. Jaarlijks worden echter tientallen wetenschappelijke artikelen gepubliceerd die onze kennis en vaardigheden verdiepen en verrijken.
Alexander Enikeev
