Po prvýkrát vedci úspešne rozmnožili ľudské bunky v embryách prasiat v laboratóriu, čím vytvorili prasacio-ľudské hybridy, ktoré vedci označujú ako medzidruhové chiméry.
Jeden deň strávený v laboratóriu s takými pokusmi a už vyvinuli ľudské orgány, ktoré môžu byť transplantované tým ľuďom, ktorí ich potrebujú, čo môže ušetriť tisíce životov.
V experimente vedci v USA injekčne podali ľudské kmeňové bunky do embryí prasiatok v počiatočnom štádiu. Tieto hybridné embryá sa potom preniesli do náhradných prasníc a nechali ich vyvíjať sa až do prvého trimestra.
Viac ako 150 embryí sa vyvinulo do chimér, čo znamenalo, že vyvinuli prekurzory orgánov vrátane srdca a pečene, ktoré obsahovali malé množstvo ľudských buniek – približne jedna z 10 000 buniek hybridov bola ľudská.
Toto je pokus o koncepte, ktorý dokazuje, že je možné vyvinúť hybridy ľudí a ošípaných. Konečným cieľom je nájsť spôsob, ako využiť tieto laboratórne ľudské orgány na transplantácie.
,,Naše zistenia môžu ponúknuť nádej na pokrok v oblasti vedy a lekárstva tým, že poskytujú bezprecedentnú schopnosť študovať vývoj včasného embrya a tvorbu orgánov, ako aj novú cestu pre liečebné terapie,“ uviedol člen tímu Juan Carlos Izpisua Belmonte z inštitútu Salk v California.
,,Ukázali sme, že presne cielená technológia umožňuje organizmu z jedného druhu produkovať špecifický orgán zložený z buniek iného druhu.“
Izpisua Belmonte a jeho tím v roku 2015 vykonali pokusy na vytvorenie medzidruhových chimér v laboratóriu.
Ich skoré štúdium úspešne integrovalo ľudské kmeňové bunky do myších embryí, čo ukázalo, že ľudské kmeňové bunky sa môžu vyvinúť v inom druhu a vytvoriť prvú chiméru na svete.
Termín chiméra pochádza z legendy v gréckej mytológii a opisuje monštrum, ktoré bolo často znázornené ako lev s kozou hlavou nalepenou zo strany krku a hadom ako chvostom. V biológii opisuje prirodzený alebo umelý vývoj jedného jednotlivého organizmu obsahujúceho bunky od druhého.
,,To nám poskytuje dôležitý nástroj na štúdium vývoja druhov, biológie a chorôb a v konečnom dôsledku môže viesť k schopnosti rastu ľudských orgánov na transplantáciu,“ vysvetľuje Izpisua Belmonte.
Vychádzajúc zo svojho predchádzajúceho výskumu, tím teraz oznámil, že úspešne dokončili sériu nových experimentov, ktoré ešte viac túto oblasť zlukratívnia.
Prvý experiment tímu zahŕňal používanie CRISPR-Cas9, univerzálneho nového nástroja v technológii na úpravu génov, ktoré produkujú pankreas u myší. Potom vložili potkanie kmeňové bunky do myši, ktorá obsahovala genetické informácie potrebné na rast pankreasu potkanov.
Tieto embryá napriek tomu, že rastú vo vnútri pankreasu iných druhov, sa normálne vyvinuli, čo ich podnietilo k pokusom ako je napríklad rast potkanieho srdca vo vnútri myši.
,,Naše experimenty s hlodavcami odhaľujú hlboké tajomstvo. Rozvíjajúca sa myš dokáže odblokovať vývojový program žlčníka v potkaních bunkách, ktorý je bežne potlačený počas vývoja potkanov,“ vysvetľuje člen tímu Jun Wu, tiež z inštitútu Salk.
,,To zdôrazňuje dôležitosť hostiteľského prostredia pri kontrole vývoja orgánov a evolučnej špecifikácie.“
Druhý pokus sa pokúsil pridať kmeňové bunky potkanieho a myšacieho embrya do raného štádia jedinca. Je zaujímavé, že po implantovaní týchto bunkových zväzkov naspäť do ošípaných za pokračujúceho tehotenstva približne štyri týždne, nebol žiadny príznak hlodavcov z kmeňových bunkách.
V treťom experimente pridali ľudské kmeňové bunky do zhlukov embryonálnych buniek bravčového moku a buniek embryonálnych kráv, čím sa vytvorili dva nové chiméry. Po niekoľkých dňoch vyšetrili bunky a zistili, že ľudské bunky stále rastú.
Tieto experimenty viedli až k najväčšiemu zisteniu tímu: schopnosť vytvoriť hybridy ľudí a ošípaných, ktorí by sa naďalej rozvíjali vo vnútri prasacej maternice.
Na tento účel využili ľudské bunky pluripotentného kmeňa (iPS) a vložili ich do embrya ošípaných ako predtým. Potom implantovali embryá do prasníc a nechali bunky rásť štyri týždne.
Tu je užitočná grafika, ktorá vysvetľuje rôzne procesy podrobnejšie:
Zistili, že niektoré ľudské bunky vnútri embryí sa začínajú špecializovať a stávajú sa prekurzormi ľudského tkaniva, čo naznačuje, že bunky žijú a reprodukujú sa vo vnútri embrya ošípaných.
To je dôležité, pretože ošípané sú dostatočne veľké na to, aby sa v nich vyvinuli orgány, ktoré by boli pre človeka primerané.
Hoci ľudské kmeňové bunky nefungovali vo vnútri implantovaných embryí ošípaných, rovnako ako potkanie vo vnútri myší, je to prvýkrát, čo bola v laboratóriu úspešne vytvorená chimérka ľudského prasaťa. Veľký cieľovým krokom smerom k skutočnému koncu tímu je zistiť, ako vytvárať orgány v laboratóriu.
,,Samozrejme, konečným cieľom chimérneho výskumu je zistiť, či môžeme použiť technológie stĺpcov a génov na generovanie geneticky zhodných ľudských tkanív a orgánov.“
,,Ale v tomto procese získavame lepšie pochopenie vývoja druhov, ako aj ľudskej embryogenézy a choroby, ktoré je ťažké skúmať inými spôsobmi.“
Ako môžete pravdepodobne hádať, tento typ výskumu prináša množstvo bezpečnostných a etických otázok.
Hybridné embryá v tomto experimente boli usmrtené po 28 dňoch vývoja (prvý trimester pre ošípané), aby sa predišlo etickým problémom.
Nikto naozaj nemá žiadne odpovede na tieto hypotetické otázky, čo čiastočne spôsobuje, že sa výskum zdá byť strašidelný. V skutočnosti národné inštitúty zdravotníctva (NIH) už predtým vydal moratórium na výskum humánnej chiméry, o ktorých hovoria, že je v procese výskumu.
Je však tiež dôležité zvážiť, že každý deň v Spojených štátoch zomiera 22 ľudí, ktorí čakajú na transplantáciu orgánov, a každých 10 minút sa pridáva do zoznamu čakateľov jedno meno. To je dôvod, prečo mnohí ľudia cítia, že je dôležité, aby tento výskum pokračoval.
Práca tímu bola uverejnená v článku Cell. Pozrite si video nižšie, aby ste počuli tím, ako diskutuje o svojich výsledkoch.
zdroj:sciencealert.com
