Einer internationalen Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung des Spaniers Juan Balmonte, der für seine Arbeit auf dem Gebiet der Stammzellen bekannt ist, gelang es, Embryonen von Chimären von Menschen und Schweinen herzustellen, die in Zukunft möglicherweise eine Quelle für Spenderorgane werden. Ein anderes Forscherteam verwendete Viren zur Behandlung der angeborenen Taubheit bei Mäusen. "Lenta.ru" spricht über den Erfolg der Gentechnik in der Medizin.
Die Schaffung gentechnisch veränderter Organismen ist nicht der einzige Weg, wie Gentechnik der Menschheit gefallen kann. Die Biotechnologie ermöglicht es, nicht nur Gene zu verändern, um landwirtschaftliche Pflanzen und Tiere zu verbessern, sondern auch zuvor unheilbare Krankheiten zu behandeln. Ironischerweise nutzen Wissenschaftler dafür die ewigen Feinde des Menschen - Viren. Letztere werden verwendet, um Vektoren zu erzeugen, die DNA an die gewünschten Zellen liefern. Eine andere Richtung, die Menschen erschrecken kann, die sich in der Wissenschaft nicht so gut auskennen, ist die Schaffung von Chimärenembryonen, die Zellen von Menschen und anderen Organismen kombinieren. Was auf den ersten Blick unheimlich erscheint, wird sich jedoch tatsächlich als bequemer Weg zur Schaffung von Organen erweisen.
Nieren oder Lungen, die durch das Wachstum von chimären Embryonen gewonnen wurden, sind für die Transplantation an bedürftige Menschen geeignet. Diejenigen, die einen mutierten Aufstand befürchten, sollten denken, dass die wirklichen Vorteile dieser Technologie die vagen Ängste pessimistischer Science-Fiction-Autoren überwiegen.
Von links nach rechts: normale Maus, Maus mit Rattenkäfigen, Ratte mit Mauskäfigen, normale Ratte
Bild: Nakauchi et al. / Die Universität von Tokio
Um Ängste abzubauen, müssen Sie verstehen, was und wie Wissenschaftler, die Chimären erzeugen, tun. Das Hauptmaterial, mit dem Forscher arbeiten, sind Stammzellen mit Pluripotenz - die Fähigkeit, sich mit Ausnahme der Plazenta und des Dottersacks in andere Körperzellen (Nerven, Fett, Muskeln usw.) umzuwandeln. Sie werden in die Embryonen anderer Organismen eingeführt, wonach sich der Embryo weiterentwickelt.
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Pigmen
Auf diese Weise gelang es einem internationalen Team von Wissenschaftlern aus den USA, Spanien und Japan, die Chimären von Schweinen, Ratten, Mäusen und Kuhmännern herzustellen. Sie berichteten darüber in einem Artikel in der Zeitschrift Cell, der als erstes Dokument die erfolgreiche „Chimärisierung“verwandter Arten unterstützte.
Das Hauptproblem ist, dass es nicht ausreicht, pluripotente Zellen in den Embryo einzuführen und darauf zu warten, dass etwas Gutes herauskommt. Stattdessen kann es zu einem Organismus mit katastrophalen Entwicklungsstörungen kommen, einschließlich der Bildung von Teratomen. Es ist notwendig, die Gene in den Empfängerembryonen auszuschalten, damit sie kein spezifisches Gewebe bilden können. In diesem Fall übernehmen die implantierten Stammzellen die Aufgabe, das fehlende Organ zu züchten.
Zunächst injizierten Wissenschaftler Rattenstammzellen im Blastozystenstadium in Mausembryonen, wenn der Fötus eine Kugel aus mehreren Dutzend Zellen ist. Diese Methode wird als Embryo-Komplementation bezeichnet. Ziel des Experiments war es herauszufinden, welche Faktoren eine führende Rolle beim Chimärismus zwischen Arten spielen. Die Embryonen wurden in den Körper weiblicher Mäuse übertragen, wonach sie sich zu lebenden Chimären entwickelten, von denen eine bis zum Alter von zwei Jahren überlebte.
Gene in Embryonen wurden mithilfe der CRISPR / Cas9-Technologie ausgeschaltet, die in bestimmten DNA-Regionen Brüche verursacht. Zum Beispiel blockierten die Forscher beim Testen ihres Ansatzes die Aktivität eines Gens, das eine wichtige Rolle bei der Bildung der Bauchspeicheldrüse spielt. Die geborenen Mäuse starben infolgedessen, aber das fehlende Organ entwickelte sich, als pluripotente Rattenzellen in die Embryonen eingeführt wurden. Die Wissenschaftler schalteten auch das Nkx2.5-Gen aus, ohne das die Embryonen an schweren Herzfehlern litten und sich als unterentwickelt herausstellten. Die Chimärisierung half den Embryonen, ein normales Wachstum zu erreichen, es wurden jedoch keine lebenden Chimären erhalten.
Foto: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Salk-Institut für biologische Studien
Eine Untersuchung der resultierenden Rattenmäuse zeigte, dass verschiedene Mausgewebe einen unterschiedlichen Anteil an Rattenzellen enthielten. Als Wissenschaftler versuchten, Rattenzellen in Schweineblastozysten zu injizieren und dann eine genetische Analyse von vier Wochen alten Embryonen durchführten, fanden sie keine Nagetier-DNA. Dies legt nahe, dass nicht alle Tiere zur Chimärisierung miteinander geeignet sind und die erfolgreiche Transplantation von Stammzellen von einigen Embryonen auf andere von genetischen, morphologischen oder anatomischen Faktoren abhängen kann.
Das Hauptziel der Wissenschaftler war es, eine Chimäre eines Menschen und eines Schweins zu erzeugen, um zu verfolgen, wie sich menschliches Gewebe im Embryo eines nicht wiederkäuenden Klauentieres entwickelt. Sie verwendeten Schweineblastozysten und bohrten mit einem Laserstrahl mikroskopische Löcher für die anschließende Injektion verschiedener Gruppen pluripotenter Zellen, die unter verschiedenen Bedingungen gezüchtet wurden. Dann wurden die Embryonen auf Sauen übertragen, wo sie sich erfolgreich entwickelten. Die Verfolgung der Dynamik von menschlichem Material wurde unter Verwendung eines fluoreszierenden Proteins durchgeführt, für dessen Herstellung menschliche Stammzellen programmiert wurden.
Als Ergebnis wurden Zellen im Schweineembryo gebildet, die die Vorläufer verschiedener Gewebetypen sind, einschließlich des Herzens, der Leber und des Nervensystems. Die Schweine / Mensch-Hybriden konnten sich drei bis vier Wochen lang entwickeln, danach wurden sie aus ethischen Gründen zerstört.
Gehörlose Mäuse
Amerikanische Wissenschaftler aus Boston konnten kürzlich Mäuse, die an einer seltenen genetischen Störung der Innenohrfunktion leiden, wieder hören. Zu diesem Zweck verwendeten sie ein biologisches Genabgabesystem (Vektor), das auf neutralisierten Viren basiert. Forscher haben ein Adeno-assoziiertes Virus modifiziert, das den Menschen infiziert, aber keine Krankheit verursacht.
Der Infektionserreger kann Haarzellen durchdringen - Rezeptoren des Hörsystems und des Vestibularapparates bei Tieren. Biotechnologen haben den Vektor verwendet, um das defekte Ush1c-Gen in den Zellen neugeborener lebender Mäuse zu reparieren. Diese Mutation verursacht Taubheit, Blindheit und Ungleichgewicht. Infolgedessen verbesserte sich das Gehör der Tiere, wodurch sie auch leise Geräusche unterscheiden konnten.
Gentechnik ist daher kein Weg, Mutanten zu erzeugen, die die Menschheit bedrohen. Dies ist eine ständig verbesserte Reihe von Methoden und Mitteln zur Verbesserung des Lebens und der Gesundheit von Menschen, insbesondere von Menschen, die sie dringend benötigen. Da die Schaffung von Chimären und die Gentherapie nicht so einfach zu implementieren sind und manchmal ausgeklügelte Lösungen erfordern, erfolgt die Entwicklung der Biotechnologie nicht so schnell, wie wir es uns wünschen. Jährlich werden jedoch Dutzende wissenschaftlicher Arbeiten veröffentlicht, die unser Wissen und Können vertiefen und bereichern.
Alexander Enikeev