Dana 4. kolovoza 2016. američki Nacionalni institut za zdravlje (NIH) objavio je da će ukinuti moratorij na stvaranje himera. Riječ je o etički kontroverznim eksperimentima u kojima se ljudske matične stanice uvode u životinjske embrije – kao rezultat toga nastaju organizmi koji spajaju životinjska i ljudska svojstva. Znanstvenici ih nazivaju himerama.
U Drevna grčka Himere su bile mitološka čudovišta s glavom i vratom lava, tijelom koze i repom zmije. Iste himere su organizmi s genetski heterogenim materijalom. Mogli bi poslužiti kao prikladni biološki modeli za proučavanje razne bolesti- na primjer, rak ili neurodegenerativni sindromi, mogli bi postati izvor organa za transplantaciju. Međutim, kada se eksperimentalna biologija približi znanstvenoj fantastici, javnost se boji da bi to moglo dovesti do nepredviđenih posljedica.
Pri stvaranju himera koriste se matične stanice koje imaju svojstvo pluripotencije. Drugim riječima, sposobne su se pretvoriti u sve stanice ljudskog embrija. Stanice se unose u embrionalno tkivo modelnih organizama (miševa, štakora, majmuna, svinja i drugih životinja) u vrlo ranim fazama, nakon čega se embriju omogućuje daljnji razvoj. U rujnu 2015. NIH je izrazio zabrinutost da bi, ako se matične stanice ubrizgaju u mozak miševa, rezultat mogli biti glodavci s promijenjenim kognitivnim sposobnostima - to jest, životinje sa "superinteligencijom". Stoga je NIH, koji dodjeljuje potpore za biomedicinska istraživanja, odlučio uskratiti financiranje pokusa s himerama dok njegovi stručnjaci ne ispitaju etičko pitanje.
Međutim, neke istraživačke skupine u Sjedinjenim Državama već su bile u punom zamahu stvaranja himera. MIT Technology Review izvještava da je 2015. godine bilo oko 20 pokušaja proizvodnje himera svinja-ljud i ovca-ljud. Nažalost, još nije objavljen niti jedan znanstveni rad, niti je bilo izvještaja o uspješnoj proizvodnji životinja s ljudskim tkivom.
Eksperimenti s himernim organizmima kombiniraju genetski inženjering i biologiju matičnih stanica. Nije dovoljno samo unijeti pluripotentne stanice u životinjski embrij, jer u tom slučaju rezultat može biti organizam s katastrofalnim poremećajima u razvoju. Znanstvenici obično isključuju gene u embrijima kako ne bi mogli formirati određena tkiva. U tom slučaju matične stanice preuzimaju zadatak formiranja organa koji nedostaje, a koji se ne razlikuje od ljudskog, što ga čini pogodnim za transplantaciju.
Prema riječima kardiologa Daniela Garryja, prvi testovi obavljeni su u njegovom laboratoriju ovu metodu. Istraživači su konstruirali svinje kojima su nedostajali neki skeletni mišići i krvne žile. Takve životinje ne bi bile održive, ali znanstvenici su embrijima dodali matične stanice drugog svinjskog embrija. Rezultati su toliko impresionirali američku vojsku da su Harryju dodijelili potporu od 1,4 milijuna dolara za uzgoj ljudskih srca od svinja. Znanstvenik je namjeravao nastaviti s istraživanjem unatoč moratoriju NIH-a, a jedan je od 11 autora koji su objavili pismo u kojem kritiziraju odluku biomedicinskog centra.
Znanstvenici su rekli da moratorij NIH-a predstavlja prijetnju razvoju biologije matičnih stanica, razvojne biologije i regenerativne medicine te su izrazili sumnju da je korištenjem matičnih stanica moguće dobiti "humaniziranu" životinju s visoka inteligencija. Osobito su istaknuli da eksperimenti ksenotransplantacije u kojima nervne ćelije ljudi ugrađuju u mozgove miševa, nisu doveli do pojave pretjerano pametnih glodavaca.
Slika: Nakauchi et al. / Sveučilište u Tokiju
Kao mjera opreza, neki istraživači koji rade na stvaranju himera ne dopuštaju da se njihove kreacije rađaju. Embriolozi proučavaju embrije kako bi dobili informacije o tome koliko ljudske matične stanice doprinose razvoju fetusa. Međutim, unatoč činjenici da neki laboratoriji igraju na sigurno, himerne životinje već postoje - na primjer, miševi obdareni ljudskim imunološkim sustavom. Takve životinje nastaju unošenjem stanica jetre i timusa iz pobačenih ljudskih embrija u tijelo već rođenih glodavaca.
Od najvećeg interesa za znanstvenike je stvaranje himera u fazi blastociste, kada je fetus lopta koja se sastoji od nekoliko desetaka stanica. Ova metoda se naziva komplementacija embrija. Godine 2010. istraživači iz Japana uspjeli su stvoriti miševe čija se gušterača u potpunosti sastojala od stanica štakora. Hiromitsu Nakauchi, glavni autor rada, kasnije je odlučio stvoriti "čovjeka-svinju", zbog čega se morao preseliti u Sjedinjene Države jer znanstveni odbori u Japanu ne odobravaju takve eksperimente. Znanstvenik sada radi na Sveučilištu Stanford uz potporu Kalifornijskog instituta za regenerativnu medicinu. Većina pluripotentnih stanica unesenih u embrije u njegovom laboratoriju napravljena je od njegove vlastite krvi, rekao je, jer ga birokratske barijere sprječavaju da regrutira vanjske volontere.
Većina ljudi čuje riječ "himera" i pomisli na čudovišta koja su stvorila ludi znanstvenici. Znanstvenici moraju dokazati da se ljudske stanice doista mogu razmnožavati i formirati punopravne i zdrave organe kod životinja. Miševi i štakori genetski su dosta bliski, pa je stvaranje himera u u ovom slučaju ne predstavlja problem. U slučaju ljudi i svinja, čiji je zajednički predak živio prije 90 milijuna godina, stvari mogu biti drugačije.
Znanstvenici već testiraju nadopunjavanje embrija svinje ljudskim matičnim stanicama, no istraživanje je počelo tek nakon odobrenja triju bioetičkih komisija. Sveučilište Stanford, gdje se provodi istraživanje, ograničilo je vrijeme razvoja embrija na 28 dana (praščići se rađaju 114. dana). Ipak, fetus će biti dovoljno razvijen da se može odrediti koliko su pravilno formirani rudimenti organa.
Prošlog je tjedna NIH predložio zamjenu moratorija dodatnim pregledom od strane odbora etičara i stručnjaka za dobrobit životinja. Oni će uzeti u obzir čimbenike kao što su vrsta ljudskih stanica, gdje se nalaze u embriju te moguće promjene u ponašanju i izgledživotinja. Nalazi stručnjaka pomoći će NIH-u da odluči hoće li financirati projekt koji se razmatra.
Međunarodna skupina znanstvenika predvođena Španjolcem Juanom Balmonteom, poznatim po svom radu na području matičnih stanica, uspjela je stvoriti embrije himera čovjeka i svinje, koji bi u budućnosti mogli postati izvor organa donora. Drugi tim istraživača izliječio je urođenu gluhoću kod miševa pomoću virusa. govori o uspjesima genetskog inženjeringa vezanog uz medicinu.
Stvaranje genetski modificiranih organizama nije jedino što genetski inženjering može donijeti čovječanstvu. Biotehnologija omogućuje ne samo promjenu gena za poboljšanje poljoprivrednih biljaka i životinja, već i liječenje ranije neizlječive bolesti. Ironično, za to znanstvenici koriste vječne neprijatelje čovjeka - viruse. Potonji se koriste za stvaranje vektora koji isporučuju DNK potrebne ćelije. Još jedan smjer koji bi mogao uplašiti ljude koji nisu previše upućeni u znanost je stvaranje embrija himera koji kombiniraju stanice ljudi i drugih organizama. Međutim, ono što se na prvi pogled čini zlokobnim zapravo će se pokazati kao prikladan način za stvaranje organa.
Bubrezi ili pluća koji nastaju uzgojem himernih embrija bit će prikladni za transplantaciju ljudima kojima su potrebni. To bi trebali misliti oni koji se boje ustanka mutanata prava korist od ove tehnologije nadilazi nejasne strahove pesimističnih pisaca znanstvene fantastike.
Slika: Nakauchi et al. / Sveučilište u Tokiju
Da biste odagnali strahove, morate razumjeti što i kako znanstvenici rade kada stvaraju himere. Glavni materijal s kojim istraživači rade su matične stanice, koje imaju pluripotentnost - sposobnost da se pretvore u druge tjelesne stanice (živčane, masne, mišićne, itd.) s izuzetkom placente i žumanjčane vrećice. Oni se unose u embrije drugih organizama, nakon čega se embrij dalje razvija.
Svinjari
Tako je međunarodna skupina znanstvenika iz SAD-a, Španjolske i Japana uspjela stvoriti himere svinja-čovjek, štakor-miš i krava-čovjek. Izvijestili su o tome u članku objavljenom u časopisu Cell i postao prvi dokument koji potvrđuje uspješnu "kimerizaciju" Daleka u srodstvo vrsta.
Glavni problem je što nije dovoljno unijeti pluripotentne stanice u embrij i očekivati da nešto dobro izađe. Umjesto toga, rezultat može biti organizam s katastrofalnim problemima u razvoju, uključujući stvaranje teratoma. Potrebno je isključiti gene u embrijima primateljima kako ne bi mogli formirati specifična tkiva. U tom slučaju implantirane matične stanice preuzimaju zadatak uzgoja organa koji nedostaje.
Prvo su znanstvenici uveli matične stanice štakora u mišje embrije u fazi blastociste, kada je fetus kugla od nekoliko desetaka stanica. Ova metoda se naziva komplementacija embrija. Svrha eksperimenta bila je otkriti koji čimbenici imaju vodeću ulogu u međuvrsnom kimerizmu. Embriji su prebačeni u tijelo ženki miša, a zatim su se razvili u žive himere, od kojih je jedna doživjela dvije godine.
Geni u embrijima isključeni su pomoću tehnologije CRISPR/Cas9, koja uvodi prekide u određenim dijelovima DNK. Na primjer, prilikom testiranja pristupa koji su koristili, istraživači su blokirali aktivnost gena koji ima važnu ulogu u formiranju gušterače. Miševi koji su rođeni umrli su kao rezultat, ali kada su pluripotentne stanice štakora unesene u embrije, razvio se organ koji je nedostajao. Znanstvenici su također isključili gen Nkx2.5, bez kojeg su embriji patili od ozbiljnih srčanih mana i bili nerazvijeni. Kimerizacija je pomogla embrijima da postignu normalan rast, ali nikada nije bilo moguće dobiti žive himere.
Fotografija: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Salk Institut za biološke studije
Ispitivanje dobivenih štakorskih miševa pokazalo je da različita mišja tkiva sadrže različite udjele štakorskih stanica. Kada su znanstvenici pokušali unijeti štakorske stanice u svinjske blastociste i zatim genetski analizirali četiri tjedna stare embrije, nisu pronašli DNK glodavaca. Ovo sugerira da nisu sve životinje prikladne za međusobnu kimerizaciju, a uspješno presađivanje matičnih stanica iz jednih u embrije drugih može ovisiti o genetskim, morfološkim ili anatomskim čimbenicima.
Glavni cilj znanstvenika bio je stvoriti himeru čovjeka i svinje kako bi vidjeli kako će se ljudsko tkivo razvijati unutar embrija artiodaktila nepreživača. Koristili su svinjske blastociste i laserska zraka napravio mikroskopske rupe za naknadno ubrizgavanje raznih skupina pluripotentnih stanica koje su uzgajane u njima različitim uvjetima. Embriji su potom transplantirani u krmače, gdje su se uspješno razvijali. Praćenje dinamike ljudskog materijala provedeno je pomoću fluorescentnog proteina za čiju su proizvodnju bile programirane ljudske matične stanice.
Kao rezultat toga, u embriju svinje nastale su stanice koje su bile prekursori različite vrste tkiva, uključujući srce, jetru i živčani sustav. Hibridima svinja i ljudi dopušteno je da se razvijaju tri do četiri tjedna prije nego što su uništeni iz etičkih razloga.
Gluhi miševi
Američki znanstvenici iz Bostona nedavno su uspjeli vratiti sluh miševima koji boluju od rijetkog genetskog poremećaja. unutarnje uho. Za ovo su koristili biološki sustav isporuka gena (vektor) na temelju neutraliziranih virusa. Istraživači su modificirali adeno-povezani virus koji inficira ljude, ali ne uzrokuje bolest.
Infektivni agens može prodrijeti u stanice kose - receptore slušnog sustava i vestibularnog aparata kod životinja. Biotehnolozi su koristili vektor za popravak neispravnog gena Ush1c u stanicama tek rođenih živih miševa. Ova mutacija uzrokuje gluhoću, sljepoću i probleme s ravnotežom. Kao rezultat toga, sluh životinja se poboljšao, što im je omogućilo da razlikuju čak i tihe zvukove.
Genetski inženjering, dakle, nije način stvaranja mutanata koji prijete čovječanstvu. To je sve bolji skup metoda i alata za poboljšanje života i zdravlja ljudi, posebno onih koji su u velikoj potrebi. Od nastanka himera i genska terapija nisu tako jednostavni za implementaciju i ponekad zahtijevaju genijalna rješenja; razvoj biotehnologije se ne odvija tako brzo kako bismo željeli. Međutim, deseci znanstveni radovi, koji produbljuju i obogaćuju naša znanja i vještine.
Međutim, nešto slično revoluciji u medicinska znanost stvarno dogodilo. Krajem siječnja znanstveni časopis Cell je objavio članak molekularnog biologa Juana Carlosa Izpisua Belmontea, koji vodi laboratorij na Institutu Salk u Kaliforniji (SAD), i 38 njegovih koautora. U članku se govori o tome kako su znanstvenici uspjeli stvoriti održive embrije koji se sastoje od mješavine svinjskih i ljudskih stanica.
Tko su oni
Ako je tim stvorenjima bilo dopušteno da se rode (a biolozi to nisu učinili, ne samo iz etičkih razloga), ne bi se mogla formalno pripisati niti jednoj biološkoj vrsti. Takvi se organizmi nazivaju himere. Himere, koje poznajemo iz srednjovjekovnih minijatura, imaju orlovska krila pričvršćena za tijelo lava, a zmijski ubod za papke koze. Tko se sjeća miša s čovjekom ušna školjka na poleđini - rezultat visokoprofilnog eksperimenta prije 20 godina, lako se može priznati da se od biologa može očekivati nešto drugačije. Ali u tom smislu, nova bića iz laboratorija Belmonte jedva da su imala priliku iznenaditi bilo koga: nakon rođenja izgledala bi kao najobičnija praščića. Samo što bi neke od stanica u njihovim tijelima - oko jedne tisućinke postotka - sadržavale čistu ljudsku DNK. Zbog toga bi se praščići mogli bolje usporediti s dugouhim mišem iz 1997., koji je bio više eksperiment u plastična operacija i nije imao niti jednu ljudsku stanicu.
Prema novijim procjenama, ljudi imaju ukupno 30-40 trilijuna stanica, a svinje imaju približno isti broj. Je li tisućinka postotka takve astronomske brojke puno ili malo? Za začeće djeteta potrebna je samo jedna stanica. Stoga bi u teoriji himera svinja mogla postati roditelj ljudskoj bebi.
Donator bez motocikla
Liječnici svinje ne vide kao potencijalne rođake, već kao potencijalne donatore za transplantaciju njihovih organa ljudima. Samo u Sjedinjenim Državama godišnje se transplantira 27 tisuća bubrega, pluća, srca i crijeva. I u svih 27 tisuća slučajeva kirurzi se bave organima života ili mrtvi ljudi. Ali tko bi se pri zdravoj pameti usudio tražiti da mu se u vlastito posustajalo srce presadi jedno uzeto od svinje, kad je postupak s običnim, ljudskim otklonjen i savršeno funkcionira? Oni koji neće dobiti transplantaciju: 118 tisuća ljudi registrirano je u SAD-u na tzv. listi čekanja. Prema statistici, njih oko 22 umrijet će danas (i isto toliko sutra, isto toliko sljedeće nedjelje) ne dočekavši transplantaciju.
Premalo je ljudskih darivatelja - a nije ni da su dobrovoljci jako rijetki. (Za razliku od SAD-a, u Rusiji se potencijalnim darivateljem po zakonu smatra svatko tko nije izričito zabranio vađenje organa. Zakon ne nalaže traženje pristanka od rodbine.) Samo tri osobe od tisuću, časopis New Scientist navodi britanske podatke, umiru u okolnostima u kojima su njihovi organi prikladni za transplantaciju. Brojke se očito razlikuju od zemlje do zemlje - ovise i o tome koliko brzo hitna pomoć stigne na mjesto nesreće ili pucnjave, zbog čega se pojavljuju najperspektivniji donori, ali i o tome koliko je transplantacijskih centara u blizini gdje se organi mogu pravilno zbrinuti. Konačno, za još nekoliko sati potrebno je pronaći i pripremiti za operaciju pacijenta s "liste čekanja" - ovdje vrijede mnogo stroža pravila kompatibilnosti nego za transfuziju krvi s njezine četiri različite skupine.
Stanice za koje je najmanje vjerojatno da će biti odbačene su naše vlastite. Što ako bismo koristili životinje kao inkubatore za bubrege i gušterače uzgojene iz ljudskih stanica (i idealno iz stanica točno onog pacijenta koji će dobiti organ)? Isti problem s odbacivanjem sprječava nas da izravno riješimo problem: za gotovi imunološki sustav odrasle svinje ljudske stanice nisu ništa manje strane nego svinjske stanice za nas.
To znači da moramo djelovati drugačije.
Izreži i zalijepi
Zamislite da je pred vašim očima dvoje ljudi istovremeno prepolovljeno - recimo, borbenim laserom iz lošeg znanstveno-fantastičnog filma. Potom bi spojili polovicu jedne s polovicom druge, a zalijepljene polovice potom bi cijeli život živjele kao da se ništa nije dogodilo. Opcija je još paradoksalnija: uzeli su dvoje mršavih ljudi, pritisnuli ih jedno uz drugo - i dobili jednog debelog. Ako obje osobe još nisu četiri dana od trenutka začeća, ništa nije nemoguće. U ovoj fazi, budući organizam je lopta identičnih stanica. "Uklanjate vanjski zaštitni sloj nežive tvari i fizički povezujete embrije", Virginia Papaioannou, profesorica na Sveučilištu Columbia (SAD), objasnila je u intervjuu kako su znanstvenici proizvodili himera miševe s cijelim nizom gena dviju jedinki na isto vrijeme od 1960-ih. Nakon dodira, dva embrija jednostavno formiraju novu, veću kuglu - gotovo poput mjehurića od sapunice koji se susreću u zraku. Imunološki sustav Kugla stanica još nema sustav koji bi to mogao spriječiti - kao, uostalom, ni svi drugi sustavi: oni će se razviti mnogo kasnije.
Suptilnija intervencija je dodavanje stranog biomaterijala embriju kada su se njegove stanice već podijelile u različite varijante. U fazi blastociste, embrij - bilo kod miša ili čovjeka - je šuplja lopta s malim dijelom stanica zaključanih unutra. Samo taj unutarnji dio postat će buduća pluća, jetra, bubrezi, mozak, koža i drugi dijelovi tijela odrasle osobe, a cijeli vanjski dio pretvorit će se u posteljicu koja neće preživjeti porod. Biolozi radije uvode strane stanice u ovoj fazi.
Ne može se reći da je ovaj scenarij čisti oblik otvorio je uzbudljive mogućnosti za transplantacijske kirurge. Potreba za donorskim organima obično se javlja kasnije - kada je osoba već prešla fetalnu dob. Kako ga križati s drugim zametkom? Uzmite stanice odraslog organizma koje nisu stekle jasnu misiju (poput stanica mozga ili jetre) i nisu izgubile karakterističan za stanice Fetus ima sposobnost transformacije u bilo što. Nazivaju se matičnim stanicama, ali su vrlo rijetke u tijelu. U 2012. godini Nobelova nagrada u medicini dobio je japanski znanstvenik Shinya Yamanaka za pronalazak načina transformacije običnih tjelesnih stanica u matične stanice – zaboraviti svoju prošlost i “pasti u djetinjstvo”. Puni naziv je inducirane (jer su bile prisiljene promijeniti) pluripotentne (to jest, "sposobne za bilo što" - bilo kakvu transformaciju) matične stanice. Koriste ih istraživači himera.
Je li moguće ovako spojiti embrije? različiti tipovi— na primjer štakori i miševi? Upravo to je prvi napravio tim Toshihiro Kobayashi sa Sveučilišta u Tokiju koristeći matične stanice 2010. godine – a američka grupa, koja je svoje rezultate objavila sedam godina kasnije, metodu je dovela do savršenstva. Kako možete biti sigurni da ste doista uzgojili himeru? Uzmite kao osnovu embrije osuđene na smrt s posebno oštećenom DNK. Koristeći novoizumljeni “genski skalpel” CRISPR-Cas9, metodu za ciljano uređivanje DNK, znanstvenici su nokautirali gene odgovorne za rast gušterače ili srca. S takvim defektom nema šanse preživjeti (pa čak ni biti živ rođen). Ali tada su matične stanice štakora uvedene u embrij. A ako je himera miš ipak rođen, znanstvenici bi mogli biti sigurni da u njemu kuca srce štakora.
Ali najviše je iznenadio rezultat koji se odnosio na žučni mjehur. Štakori ga nemaju, ali miševi ga imaju. Ali himere, kod kojih su mišji geni odgovorni za ovaj organ bili onesposobljeni, ipak su rođene s funkcionalnim žučni mjehur- iz štakorskih stanica. Mišje stanice su nekako sugerirale točan kontekst stanicama štakora, a one su, podlegavši utjecaju, formirale organ koji je kod štakora bio nemoguć.
Bliže svinjama nego štakorima
Na ovaj način nije bilo moguće križati svinju i štakora – jer su ti organizmi previše različiti jedni od drugih. Različita duljina trudnoće i različite veličine organa sugeriraju da su stanice programirane za dijeljenje različitim brzinama. Konačno, hoće li sićušno štakorsko srce himere moći pumpati krv kroz ogromnu svinjsku jetru?
Ali s ljudima nema te poteškoće: puno smo bliži svinjama - prvenstveno po veličini naših organa. Stoga su svinje (i male svinje kao posebna opcija) uvijek bile kandidat broj 1 za ksenotransplantaciju. Paralelno s uzgojem ljudskih stanica u tijelu svinje, biolozi razmatraju i druge mogućnosti – na primjer, jednostavno uzimanje i skrivanje od ljudskog imunološkog sustava onih proteina na površini svinjskih stanica koji izazivaju najakutnije reakcije. Takva istraživanja traju već duže vrijeme, pa svinje kao kandidati za transplantaciju organa nisu novost.
Novi eksperiment pokazao je da mogućnost postoji, a nije spekulativna – pa čak ni nevjerojatna slučajnost. U svinje je usađeno 2075 embrija, a 186 ih je postiglo dovoljnu zrelost, tvrde znanstvenici. Ljudske su stanice označene posebnom oznakom u svojoj DNK koja ih potiče na proizvodnju fluorescentnog proteina - i 17 zrelih, zdravih embrija samouvjereno je svijetlilo na ultraljubičastom svjetlu, dokazujući znanstvenicima da su definitivno himere.
Od ovog trenutka do organa u živom inkubatoru prošle su godine, kažu istraživači. I ne radi se samo o tome da je udio ljudskih stanica u tijelu himere premalen. Znanstvenicima bi u svakom slučaju bilo teško vidjeti kako rastu i što se događa sa stanicama u tijelu odrasle osobe.
Puno smo bliži svinjama – prvenstveno po veličini organa. Stoga su svinje uvijek bile kandidat broj 1 za ksenotransplantaciju
Himere miševa i štakora, uzgojene ranije, živjele su punim mišjim životom s dvije godine. Nema razloga misliti da bi himere ljudi i svinja imale ozbiljnih problema zdravstveni problemi koji vas sprječavaju u dostizanju zrelosti. Nisu biološki problemi spriječili njihovo rođenje, već etički. I to toliko ozbiljno da je tim s Instituta Salk bio prisiljen istraživati privatnim novcem, jer to zabranjuju pravila američkog Nacionalnog instituta za zdravlje – analognog Ministarstvu zdravstva, koje financira većinu biomedicinskih istraživanja u zemlji. trošenje novca na bilo kakve eksperimente s uvođenjem ljudskih matičnih stanica u životinjske embrije.
Što je neetično roditi svinju s ljudskom slezenom? Naša neizvjesnost o rezultatima takvog eksperimenta. Omjeri stanica u odraslom embriju nisu isti kao u embriju. A ako svinjske stanice prevladavaju u omjeru milijun prema jedan, to nije tako strašno kao da ljudske stanice preuzmu. I rodit će se stvorenje, više nalik osobi nego svinji, sa ljudski mozak, ali s deformacijama uzrokovanim okolnostima eksperimenta. Da bi liječnici mogli spašavati ljude, čini se da im, između ostalog, treba i više precizna definicija ljudski – i točniji odgovor na pitanje odakle ljudi dolaze.
Embrij je hibrid čovjeka i svinje. Biolozi iz SAD-a, Japana i Španjolske unijeli su ljudske matične stanice u svinjsko jaje. Znanstvenici su embrij odrastao u utrobi životinje nazvali himerom – u čast bića iz drevne mitologije. U budućnosti će te studije omogućiti znanstvenicima uzgoj organa za transplantaciju i proučavanje prirode genetske bolesti. Kako bi istraživanje napredovalo, znanstvenici moraju dokazati ne samo učinkovitost eksperimenata, već i njihovu etičnost.
Što je bit eksperimenta?
Grupa američkih znanstvenika sa Salk instituta za biološka istraživanja u Kaliforniji uvela je ljudske matične stanice u embrij svinje na ranoj fazi razvoj i smjestio ga u utrobu životinje. Mjesec dana kasnije, matične stanice razvile su se u embrije s rudimentima ljudskog tkiva: srcem, jetrom i neuronima.
Od 2075 prenesenih embrija, 186 se razvilo do stadija od 28 dana. Rezultirajući embriji bili su "ekstremno nestabilni", priznaju znanstvenici, ali oni su dosad najuspješniji ljudski hibrid. Znanstvenici pišu da je nastala himera kritičan korak prema stvaranju životinjskih embrija s funkcionalnim ljudskim organima.
Izvor: Cell Press
Konačni cilj je uzgojiti organe koji su funkcionalni i spremni za transplantaciju, a prvi su korak prema tome provedeni pokusi, piše WP pozivajući se na znanstvenike iz Kalifornije.
Rezultati slične studije objavljeni su u prvom broju časopisa Nature 2017. godine. Kako slijedi iz publikacije, skupina znanstvenika iz Japana i Sjedinjenih Država uspjela je uzgojiti mišju gušteraču unutar štakora, a zatim transplantirati organ koji proizvodi inzulin u dijabetičke miševe, što nije izazvalo imunološko odbacivanje. Bila je to prva potvrda da je transplantacija organa među vrstama moguća, piše Nature.
Zašto je to potrebno?
Glavni cilj znanstvenika je uzgoj ljudskih organa pomoću embrija velikih životinja. Prema američkom Ministarstvu zdravstva, 22 osobe umiru svaki dan čekajući organe za transplantaciju. Znanstvenici već dugo pokušavaju uzgojiti umjetna tkiva izvan ljudskog tijela, no organi koji se razvijaju u Petrijevoj zdjelici (tzv. posudi za uzgoj mikroorganizama) jako se razlikuju od onih koji se uzgajaju unutar živog organizma.
Tehnologija uzgoja umjetnih organa najvjerojatnije će biti slična eksperimentu s miševima i štakorima, piše The Washington Post. Štakori koji su dobili nove stanice u sklopu studija opisanih u Natureu bili su genetski modificirani. Nisu mogli uzgojiti vlastitu gušteraču, pa su matične stanice "popunile prazan prostor". Neke od žlijezda koje su se pojavile kod štakora presađene su u bolesne miševe. Nakon operacije, miševi su živjeli sa zdravom razinom glukoze godinu dana - pola svog života u ljudskim okvirima, piše WP.
Studija je dokazala da transplantacija među vrstama nije samo moguća, nego i učinkovita, komentirao je rezultate viši autor studije Hiromitsu Nakauchi sa Sveučilišta Stanford. Znanstvenici su na isti način uspjeli "uzgojiti" srce i oči.
Koje su poteškoće?
Znanstvenici iz Kalifornije prve su rezultate postigli četiri godine nakon početka istraživanja. Prema njima, svinje su idealne životinje za pokus. Organi su im otprilike iste veličine, ali rastu puno brže od ljudi. U daljnje istraživanjeČimbenik vremena trebao bi postati glavni, priznaju istraživači.
"Do sada je broj ljudskih stanica u nastalom embriju vrlo mali, a cijeli se proces odvija u ranoj embrionalnoj fazi, tako da je prerano govoriti o stvaranju potpune himere", komentirali su Nakauchijevi kolege proizlaziti. U dobivenim embrijima bila je samo jedna ljudska stanica na 100.000 svinjskih stanica (učinkovitost 0,00001%). “To je dovoljno za postizanje učinkovitosti od 0,1 do 1 posto stanica”, objasnio je za BBC jedan od autora kalifornijske studije.
Nakon četiri tjedna razvoja, znanstvenici s instituta Salk su iz etičkih razloga uništili nastale embrije kako bi spriječili da se himera u potpunosti razvije. “Samo smo htjeli odgovoriti na pitanje mogu li se ljudske stanice uopće prilagoditi”, objasnio je jedan od autora.
Etički problemi
U 2015. američki Nacionalni institut za zdravlje stavio je moratorij na financiranje istraživanja koja uključuju križanje ljudskih i životinjskih stanica. Budući da se matične stanice mogu razviti u bilo koje ljudsko tkivo, na kraju bi se mogla stvoriti životinja s ljudskim mozgom, smatraju neki bioetičari. Drugi ukazuju na kršenje “simboličke granice” između ljudi i životinja, piše WP.
Kalifornijski znanstvenici kažu da su strahovi vezani uz "kimere" više nalik na mitove nego na kontrolirane eksperimente, ali priznaju da je mogućnost da se životinja rodi s ljudskim stanicama zabrinjavajuća.
U kolovozu je američki Nacionalni institut za zdravlje dopustio povratak financiranja istraživanja himere. Organizacija predlaže da se dopusti uvođenje ljudskih matičnih stanica u embrije u ranoj fazi razvoja velikih životinja, s izuzetkom drugih primata.
“Konačno smo uspjeli dokazati da je ovaj pristup stvaranju organa moguć i siguran. Nadam se da ljudi razumiju ovo. Mnogi vjeruju da je ovo znanstvena fantastika, ali sada postaje stvarnost”, komentirao je Nakauchi moguće ukidanje zabrane.
Daniil Sotnikov
Preview fotografija: kadar iz filma “Chimera”
Naslovna fotografija: WikiCommons
