Eine Neue Generation Von Schweinen, Die Genetisch Mit Menschen Kompatibel Sind, Wurde In China Geboren - Alternative Ansicht

2024 Autor: Keith Bush | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 14:11

EGenesis, spezialisiert auf die Herstellung gentechnisch veränderter Schweine für die Organtransplantation beim Menschen, hat die Geburt mehrerer bearbeiteter Tiere angekündigt. Sie verloren drei Gene, erwarben neun und verloren 25 Viren, die sich im Genom vermehren. Gleichzeitig sind Schweine völlig gesund und fruchtbar, und ihre Zellen verursachen keine Aggression in den Komponenten des menschlichen Immunsystems. In den kommenden Jahren sind klinische Studien am Menschen mit Transplantationen geplant. Ein Preprint der Arbeit ist auf dem bioRxiv-Portal veröffentlicht.

Es gibt drei Hindernisse für die Organtransplantation beim Menschen. Das erste ist die physiologische Verträglichkeit: Das Organ muss in Größe, Struktur und Funktion geeignet sein. In diesem Sinne ist ein bequemes Objekt ein Schwein, dessen Organe - zum Beispiel das Herz oder die Nieren - sich nicht wesentlich von denen des Menschen unterscheiden.

Das zweite Hindernis ist die Immunabstoßung. Der menschliche Körper reagiert vorsichtig auf unbekannte Moleküle, aber einige - zum Beispiel Zucker auf der Oberfläche von Fremdzellen - verursachen besonders starke Aggressionen.

Das dritte sind schließlich die Viren, die jeder Organismus in seinem Genom trägt. Wir sprechen nicht von aktiven Viren, die Epidemien verursachen, sondern von endogenen, dh solchen, die die Zelle nicht abtöten, sondern sich nur innerhalb ihres Kerns vermehren. Aber wenn die Zelle ihre eigenen Viren immer noch irgendwie unter Kontrolle hält, wenn fremde Zellen sie mit neuen Viren infizieren, ist sie möglicherweise nicht in der Lage, die Folgen ihrer Reproduktion zu bewältigen.

Damit das Organ eines Schweins unter Berücksichtigung all dieser Anforderungen mit dem Menschen kompatibel wird, müssen einige Gene gleichzeitig geändert werden. Zuerst versuchten sie dies durch Gen-Knockouts zu erreichen, und das Herz eines Schweins mit mehreren Knockouts blieb drei Jahre lang im Körper des Pavians.

Der amerikanische Genetiker George Church und der chinesische Biologe Luhan Yang gründeten 2015 eGenesis, ein Unternehmen, dessen Ziel es war, Schweine herzustellen, die durch mehrere Gene gleichzeitig modifiziert wurden. Nach einer Weile berichteten Wissenschaftler unter der Leitung von Church, dass sie Schweinezellen vollständig von endogenen Retroviren reinigen konnten. Jetzt haben Church und Jan den nächsten Schritt unternommen: sowohl "virusfreie" als auch immunologisch kompatible Tiere zu schaffen.

Dazu mussten die Forscher von eGenesis ein mehrstufiges Protokoll entwickeln. Zunächst nahmen sie eine Kultur von Fibroblasten aus dem Ohr eines gewöhnlichen Schweins. Mit Hilfe der Elektroporation wurden Moleküle des CRISPR / Cas9-Systems in sie eingeführt, um drei Gene aus der DNA herauszuschneiden, die die stärkste Abstoßung im menschlichen Körper verursachen. Gleichzeitig wurde ein Plasmid mit neun neuen, bereits menschlichen Genen in die Zellen eingeführt, die für die Unterdrückung der Immunantwort und der Blutgerinnungsprozesse verantwortlich sind. Daher sollten die resultierenden Zellen die Immunaggression nicht nur nicht verursachen, sondern auch unterdrücken.

Nachdem die Wissenschaftler bestätigt hatten, dass die Bearbeitung erfolgreich war, entfernten sie die Fibroblastenkerne und legten sie in kernfreie Eier - eine seit langem etablierte Methode zum Klonen. Die Embryonen entwickelten sich aus den Eiern, die bei Leihmüttern gepflanzt wurden, die Ferkel der ersten Generation zur Welt brachten. Diese Schweine trugen immer noch Viren, aber sie sollten sich bereits als immunologisch kompatibel mit Menschen herausgestellt haben.

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Die Wissenschaftler isolierten erneut eine Kultur von Fibroblasten aus ihrem Körper und führten die nächste Stufe der Bearbeitung darin durch: Wieder wurde mittels Elektroporation das CRISPR / Cas9-System in die Zellen eingeführt, das das reverse Transkriptase-Gen angriff, ein Schlüsselenzym, mit dem sich endogene Viren im Genom vermehren. Danach wurden auch die Zellkerne isoliert, in die Eizellen gegeben und die Ferkel der zweiten Generation erhalten. Die Schweine verloren somit drei Gene, gewannen neun und verloren auch fünfundzwanzig aktiv vermehrende Viren.

Die Forscher bestätigten, dass die bearbeiteten Schweine genetisch stabil waren. In ihren Zellen wurden tatsächlich acht von neun menschlichen Genen exprimiert und Gene, die eine Immunabstoßung verursachen, waren "still". Wissenschaftler überprüften das Tiergenom auf Spuren von Off-Target-Editing und fanden mehrere CRISPR / Cas9- "Misses", aber sie hatten keinen Einfluss auf die Protein-kodierenden DNA-Regionen.

Die Tiere selbst waren physiologisch gesund und fruchtbar. Obwohl sie ihre Immunität und ihr Blutgerinnungssystem beeinträchtigten, lagen ihre Blutwerte innerhalb normaler Grenzen. Wissenschaftler fanden auch keine Auswirkung der Bearbeitung auf die Arbeit von Herz, Leber und Nieren von Schweinen.

Schließlich testeten die Forscher, ob die gentechnisch veränderten Schweine die für die Transplantation erforderlichen Eigenschaften erworben hatten. Zunächst isolierten sie eine Zellkultur aus den Gefäßwänden von Schweinen und behandelten sie mit menschlichen Immunglobulinen: Sie binden 90 Prozent weniger an modifizierte Zellen als normale. Dann wurden diese Zellen von menschlichen Komplementproteinen beaufschlagt - sie reagieren auf das Vorhandensein von Fremdzellen noch früher als Immunglobuline -, aber das Komplementsystem wurde nicht häufiger aktiviert als im Fall ihrer eigenen menschlichen Zellen.

So ist es Wissenschaftlern gelungen, Tiere zu schaffen, deren Zellen keine unmittelbare Aggression der menschlichen Immunität verursachen. Trotz der Tatsache, dass das Immunsystem später auf fremde Zellen reagieren kann und auf ihnen seltenere Proteine erkennt, kann dies mit Immunsuppressiva behandelt werden. Durch die Bearbeitung können Sie eine akute Abstoßung vermeiden und Zeit gewinnen, damit das Organ im Körper Wurzeln schlagen kann. In einem Interview mit Science stellte Yang klar, dass das Unternehmen plant, sich 2020 auf präklinische Studien zu konzentrieren, aber in den nächsten fünf Jahren mit der Forschung am Menschen beginnen wird.

Verfasser: Polina Loseva