In de laboratoria van moeder natuur vinden vreemde experimenten plaats: tweelingen nemen elkaar direct in de baarmoeder op, de moeder is geen moeder voor haar kinderen en broers en zussen smelten samen tot één organisme om te overleven. Genetici hebben de natuur al honderd jaar ingehaald, maar tot op de dag van vandaag hebben ze die niet kunnen overtreffen. Dus we hebben chimerisme
Een inwoner van de Verenigde Staten, Lydia Fairchild, stond voor een onaangename verrassing toen ze na haar scheiding een sociale uitkering aanvroeg. Haar man moest het vaderschap bevestigen door middel van DNA-analyse - en de laatste toonde aan dat het Lydia was die niet de moeder was van twee gewone kinderen (en tegelijkertijd de derde, van wie ze op dat moment zwanger was). Aanvankelijk werd gesuggereerd dat de oorzaak een weefseltransplantatie of bloedtransfusie was, maar noch de vrouw noch de kinderen werden blootgesteld.
De staat heeft een fraudezaak aangespannen. De advocaat van mevrouw Fairchild redde de situatie - hij voorzag de rechtbank van een artikel uit de New England Journal of Medicine:
De 52-jarige lerares Karen Keegan uit Boston had een niertransplantatie nodig. Drie van haar zoons stemden ermee in om donor te worden, maar uit genetische analyse bleek dat twee van hen geen familie zijn van hun eigen moeder! Uit onderzoek zijn veel interessante feiten naar voren gekomen: in het bijzonder bleek dat Karen een tweelingzus had, die in de vroege fase van de embryonale ontwikkeling samenging met het overlevende embryo. De leraar uit Boston bleek een hersenschim te zijn - een wezen in wiens lichaamsweefsels met verschillende sets genen aanwezig zijn, zonder met elkaar te interfereren.
In het precedent met mevrouw Fairchild bleek alles nog ingewikkelder te zijn - het DNA van Lydia's kinderen bleek alleen een relatie met hun grootmoeder, de moeder van mevrouw Fairchild. Het was alleen mogelijk om erachter te komen dankzij de analyse van het haar, en het haar op het hoofd en het schaambeen van de vrouw bevatte ander genetisch materiaal. Mevrouw Fairchild kwam er droog uit, en haar verhaal in 2006 was gewijd aan het programma "My twin in me".
Ongeveer veertig gevallen van chimerisme zijn officieel geregistreerd, maar in feite zijn er nog veel meer. Met grote waarschijnlijkheid was de beroemde maniak Chikatilo, wiens bloedgroep- en spermagegevens niet overeenkwamen, een hersenschim. Soms duikt chimerisme per ongeluk op tijdens pogingen tot in-vitrofertilisatie of kunstmatige inseminatie: wetenschappers uit Duitsland beschreven een patiënt bij wie 99% van de cellen in het lichaam de vrouwelijke chromosoomset XX bevatte en 1% - mannelijk, XY. Het bleek dat haar tweelingbroer bij de geboorte stierf, maar zijn cellen leefden in het lichaam van zijn zus.
En dit zijn slechts gevallen die aan de algemene medische gemeenschap zijn gemeld.
Promotie video:
Poten, vleugels en staart
De term 'hersenschim' is ontleend aan de Griekse mythologie - het is een 'samengesteld' monster met het lichaam van een geit, de kop van een leeuw, een slangenstaart, enz. Het wordt gegenereerd door lelijke monsters - een halfvrouw, halfslang Echidna en de gigantische Typhon, volgens één versie gedood door een held Bellerophon. In de biologie is een hersenschim, zoals reeds vermeld, een wezen met heterogeen genetisch materiaal dat naast elkaar in één organisme bestaat. De term werd voor het eerst geïntroduceerd in 1907 door de Duitse botanicus Hans Winkler, die de planten die verkregen waren als gevolg van het enten van nachtschade op een tomatenstengel hersenschimmen noemde. Een andere botanicus, Erwin Baur, legde de aard van het fenomeen uit. En het eerste "samengestelde" dier werd gebouwd in 1984 - een kunstmatig "mozaïek" van een schaap en een geit, een welp van vier ouders, waarvan sommige het genoom van het schaap bevatten, en sommige - dat van de geit.
Chimerisme bij planten is het resultaat van natuurlijke mutaties of transplantaten, wanneer een tak van een plant van de ene soort wordt toegevoegd aan de stam van een andere. De experimenten van Luther Burbank met de beroemde Russet Burbank, een aardappelras dat nu goed is voor tot 50% van de aardappeloogst in de Verenigde Staten van Amerika, pitloze pruimen en kweepeer met ananasgeur, waren meestal de creatie van Frankenstein in de plantenwereld.
De beroemde Michurin deed hetzelfde, die grondig bestudeerde hoe de onderstam (een jonge plant waarop het stekje van iemand anders wordt geplant) de opbrengst, levensvatbaarheid en andere eigenschappen van de telg beïnvloedt. De "graft versus host" -reactie, waardoor orgaantransplantaties bij mensen en dieren zo gevaarlijk zijn, is in het algemeen ongebruikelijk voor planten. De enige moeilijkheid is dat groene hersenschimmen in de regel hun eigenschappen niet door overerving doorgeven, ze moeten vegetatief worden vermeerderd.
Chimerisme bij zoogdieren kan het gevolg zijn van verschillende processen, zowel natuurlijk als kunstmatig. De eerste is het zogenaamde tetragametisch chimerisme, waarbij twee eitjes samenkomen, die elk worden bevrucht met hun eigen sperma, of twee embryo's in de vroege stadia van ontwikkeling, waardoor verschillende organen of cellen van zo'n organisme een andere chromosoomset bevatten. De "inslikkende tweeling" -verhalen zijn een typisch voorbeeld van dergelijk chimerisme.
De tweede is microchimerisme … De cellen van de baby kunnen de bloedsomloop van de moeder binnendringen en wortel schieten in haar weefsels (foetaal microchimerisme). De immuuncellen van de foetus kunnen bijvoorbeeld (in ieder geval voor meerdere jaren) de moeder van reumatoïde artritis genezen, de hartspier helpen herstellen na hartfalen tijdens de zwangerschap of de weerstand van de moeder tegen kanker verhogen. Omgekeerd passeren de cellen van de moeder de placentabarrière naar de foetus (maternaal microchimerisme). Niet zonder zijn hulp wordt het systeem van aangeboren immuniteit gevormd: het immuunsysteem van de foetus wordt "getraind" om weerstand te bieden aan ziekten waartegen de moeder immuniteit heeft ontwikkeld. De keerzijde van deze medaille is dat een kind in de baarmoeder het slachtoffer kan worden van haar eigen ziekten. In het bijzonder een dergelijke auto-immuunziekte,zoals neonatale lupus, komt vaak voor bij kinderen van wie de moeder systemische lupus erythematosus heeft.
De derde variant van natuurlijk chimerisme is 'tweeling', wanneer heterozygote tweelingen door de fusie van bloedvaten hun cellen aan elkaar overdragen (niet met dezelfde cellen, zoals bij homozygote, maar met verschillende genensets, zoals bij broers en zussen). Zo werd de bovengenoemde patiënt uit Duitsland een hersenschim.
De volgende variant van chimerisme is posttransplantatie, wanneer, na een bloedtransfusie of orgaantransplantatie, de eigen cellen van het menselijk lichaam naast de cellen van de donor bestaan. Het is zeer zeldzaam, maar het komt voor dat de cellen van de donor volledig in het lichaam van de ontvanger worden "opgenomen" - bijvoorbeeld een paar jaar geleden, na een levertransplantatie, veranderde de bloedgroep van een Australisch meisje voor altijd.
De laatste optie is een beenmergtransplantatie, waarbij artsen er alles aan doen om van de patiënt een hersenschim te maken en de getransplanteerde cellen te laten werken in plaats van die van de gastheer.
Het eigen beenmerg van de patiënt wordt gedood met straling en speciale medicijnen, donorhematopoëtische cellen worden op hun plaats geïnjecteerd en wachten. Als de tests donorchimerisme aan het licht brengen, is iedereen gelukkig, is het proces gaande en als het ons lukt om de transplantaatafstoting het hoofd te bieden, is er een kans op herstel. Maar de terugkeer van "inheemse" cellen betekent een snelle terugval van de ziekte.
Chimaera's van het laboratorium
De geschiedenis van chimere embryo's begon met de grondels van Dr. Ray Owen en de kippen van Dr. Peter Brian Medawar, waardoor het mechanisme van chimerisatie werd ontwikkeld.
Kalveren en kippen Owen was de eerste die opmerkte dat in tweelingkalveren cellen met heterogeen genetisch materiaal perfect naast elkaar in het lichaam bestaan, en de reden hiervoor is de fusie van bloedvaten. En Dr. Medawar sneed eerst kippeneieren met uitgezaagde "vensters", experimenteerde toen met het introduceren van eendencelculturen in kippenembryo's, begon toen de bloedsomloop van kippenembryo's te verbinden en formuleerde tenslotte de term "immunologische tolerantie" - de bereidheid van het lichaam om vreemde cellen te accepteren. Hij was de eerste die de embryo's van muizen implanteerde met een zuivere lijn van embryonale cellen uit een andere, en vervolgens huidflappen transplanteerde naar de overlevende chimeren om aan te tonen dat de getransplanteerde biomaterialen de eigenschappen van hun oorspronkelijke organisme behouden en niet tegelijkertijd worden afgestoten. Wetenschappers in Chicago en Liverpool hebben in laboratoria hersenschimmen van hout en huismuizen ontwikkeld en in het blastocyststadium extra genetisch materiaal in embryo's geïnjecteerd.
De muizen bleken redelijk levensvatbaar te zijn: actiever dan huismuizen, maar minder actief dan bosmuizen. In Rusland werden met succes kippenchimaera's grootgebracht - witte leghorns met rode rodelandstaarten.
Speelgoed mannen
Een andere optie voor het maken van hersenschimmen is de introductie van menselijk DNA in het ei van een dier. Het genetisch materiaal van cybriden - celhybriden - is bijna volledig menselijk, ze ontvangen alleen mitochondriaal DNA van het dier. Het is waar dat pogingen om hybride embryo's tot de geboorte van hersenschimmen te brengen op het moderne niveau van de wetenschap zijn gedoemd te mislukken; bovendien is het klonen van mensen en bovendien het creëren van mens-dier-hersenschimmen wettelijk verboden in alle ontwikkelde landen. En zulke complexe experimenten hebben geen zin. Enkele tientallen cybride embryo's, gecreëerd voor puur onderzoeksdoeleinden, werden enkele dagen na het begin van de eiceldeling vernietigd.
Artsen en homunculi
Het kostte wetenschappers ongeveer twintig jaar (sinds de eerste succesvolle operatie van Dr. Thomas) om te leren hoe ze donoren en ontvangers konden selecteren die compatibel zijn met menselijke leukocytenantigenen - eiwitten, waarvan de mismatch een cascade van moleculaire reacties op gang brengt die leiden tot transplantaatafstoting, en om afstoting te bestrijden met behulp van medicijnen. het onderdrukken van immuniteit. In 1990 werden ongeveer 4.000 beenmergtransplantaties uitgevoerd - minder dan tegenwoordig in een jaar. Nu is het overlevingspercentage van vijf jaar (in feite - herstel) voor acute leukemie 65%. Dienovereenkomstig werd het mogelijk om de onverwachte effecten van chimerisme waar te nemen.
Zowel artsen als familieleden van patiënten zijn er al lang klaar voor dat na transplantatie de bloedgroep, Rh-factor en haarstructuur kunnen veranderen - maar dit is zeker niet alles.
Dat een beenmergtransplantatie zelfs aids kan genezen, is een toevallige ontdekking, het geluk van Duitse doktoren. Het is bekend dat ongeveer 1% van de Europeanen resistent is tegen hiv. Een 42-jarige Amerikaan, met zowel lymfoom als aids, onderging een beenmergtransplantatie om een van zijn ziekten te behandelen. En onverwachts voor iedereen (inclusief artsen) werd hij van beide genezen - zijn donor bleek drager te zijn van een mutatie die resistentie tegen het virus biedt, en bracht deze samen met het beenmerg over op de ontvanger.
Knowhow van de 21e eeuw - ontwikkelingen in intra-uteriene celtherapie. Bloedstamcellen worden geïnjecteerd in een foetus die lijdt aan immunodeficiëntie, thalassemie, granulocytose - en theoretisch zou het kind gezond geboren moeten worden. In de praktijk was het alleen mogelijk om een effect te bereiken bij foetussen met immunodeficiëntie; in alle andere gevallen, zelfs met minimaal chimerisme, nam de ziekte niet af. Experimenten met complexe therapie worden actief uitgevoerd op dieren: eerst wordt de immuniteit van de foetus uitgeschakeld en vervolgens wordt de transplantatie uitgevoerd. Maar experimenten met mensen zijn nog ver weg.
Chimerisme voorgoed
De geneeskunde stelde de mogelijkheden van chimerisme in dienst nog voordat dit fenomeen in zijn geheel werd bestudeerd. In 1940 werd de eerste poging gedaan om het beenmerg van zijn broer te transplanteren naar een patiënt met aplastische anemie. In 1958 werden zes Joegoslavische natuurkundigen die gewond raakten bij een ongeval in een kerncentrale in Parijs behandeld met een beenmergtransplantatie, vijf van hen overleefden. In 1957 slaagde Dr. Edward Thomas er in de Verenigde Staten in (na bestraling van het gehele lichaam) om transplantaattransplantatie te bereiken bij twee kinderen met leukemie. De kinderen stierven spoedig, en 10 jaar later waren er van de 417 transplantaties die Thomas uitvoerde, slechts drie succesvol. In 1968 werd een volledig succesvolle transplantatie uitgevoerd: een kind met ernstige immuundeficiëntie werd geïnjecteerd met het beenmerg van zijn broer. De patiënt hersteldeeen hersenschim worden - in plaats van hun eigen cellen, produceerde het bloed in het lichaam "broederlijke" cellen. En Edward Thomas ontving in 1990 de Nobelprijs voor de geneeskunde.
"Popular Mechanics # 2 2012"
