Denník N

Vedci vytvorili hybridné embryo z ľudských a prasacích buniek

Chiméry myši a potkana sa dožili veku až dvoch rokov. Foto – Cell
Chiméry myši a potkana sa dožili veku až dvoch rokov. Foto – Cell

Vedcom sa podarilo vytvoriť chiméry – hybridné organizmy zložené z ľudských a prasacích buniek. Výskum predstavuje pokrok vo vývoji metódy pestovania orgánov na transplantáciu.

Veda je znovu o krok ďalej v neznámych vodách. Minulý týždeň vo štvrtok vyšiel článok, v ktorom vedci opísali prípravu hybridného embrya, ktoré obsahuje ľudské aj prasacie bunky.

Tento organizmus, spájajúci dva rôzne druhy živočíchov, nazvali chiméra. Okrem kríženca ľudí a prasiat opísali autori štúdie uverejnenej v časopise Cell aj chiméry potkana a myši.

Tieto modifikované zvieracie embryá predstavujú pokrok v metóde prípravy buniek a orgánov na transplantácie. Okrem toho ide aj o nové modely na testovanie nových liečiv či objekt výskumu vývoja ľudských embryí.

Výsledky vyzerajú sľubne, no od prípravy skutočných náhradných orgánov sme ešte ďaleko. Výskum už vyvolal veľa etických otázok, keďže nie je celkom jasné, či by takéto chiméry nemohli obsahovať ľudské bunky vo svojich mozgoch, prípadne či by ľudské bunky nemohli tvoriť vajíčka alebo spermie.

Problémom oboch výskumov, aj keď sú akokoľvek zaujímavé, je možnosť vývoja funkčných chimér medzi ľuďmi a inými zvieratami. Teda takých, čo by mohli prežiť pôrod a vyvíjať sa počas niekoľkých mesiacov až rokov.

Nedostatok orgánov

To, kde ľudské bunky v chimére skončia, zatiaľ nie je možné kontrolovať. Môže sa preto pokojne stať, že skončia v mozgu či v pohlavných orgánoch tvoriacich spermie a vajíčka.

Samotný pojem „chiméra“ tiež nepomáha, väčšina ľudí si pod týmto pojmom predstaví gréckeho netvora zloženého z leva, draka a kozy.

Ak sa na tieto výskumy pozrieme ako na možnosť záchrany ľudských životov, dostanú iný rozmer. Každý deň zomrie v Európe 12 ľudí čakajúcich na transplantáciu orgánu. Darcov je málo a čakacia lehota dlhá. Ak by sme však dokázali potrebný náhradný orgán vypestovať v tele ľudsko-zvieracej chiméry, zachránilo by sa mnoho ľudských životov.

Ako hovorí autor štúdie Jun Wu, „aj anjeli sú chiméry. Nemusí ísť teda iba o príšery, ale aj o pozitívne stvorenia, ktoré by mohli pomôcť s celosvetovým nedostatkom orgánov na transplantácie“.

Od hlodavcov k prasatám

A ako to teda celé prebiehalo?

Na začiatku výskumu sa vedci zamerali na štúdium možností kríženia veľmi podobných druhov – myší a potkanov. Do embrya myši preto vedci vložili kmeňové bunky potkana. Chceli tak získať informácie o tom, aké faktory budú musieť optimalizovať, kedy do embrya vložiť bunky iného druhu a ako dobre bude embryo chiméry rásť.

Tieto experimenty sa ukázali ako veľmi úspešné, veľa jedincov chimér prežilo, a jeden sa dokonca dožil veku dvoch rokov.

Chiméry potkana a myši sa dožili veku až dvoch rokov. Foto - Cell
Chiméry myši a potkana sa dožili veku až dvoch rokov. Foto – Cell

Výsledné jedince tohto medzidruhového kríženia obsahovali rôzne množstvá myšacích a potkaních buniek. Tieto počty sa líšili aj od orgánu k orgánu – najviac potkaních buniek, až 10 percent, zaznamenali v srdci.

Po týchto úspechoch sa mohli biológovia zamerať na kríženie ľudských buniek s bunkami živočícha, ktorý nám je biologicky pomerne blízky. „Okrem bližšieho náhľadu do procesu evolúcie, vývoja embryí a ľudských ochorení by mohlo (medzidruhové kríženie buniek) umožniť pestovanie ľudských orgánov vo zvieratách, ktorých anatómia a fyziológia sú blízke tej ľudskej,“ vysvetlili autori v štúdii.

Aj napriek tomu, že myš predstavuje jeden z najdôležitejších živočíšnych modelov na výskum kmeňových buniek, na prípravu chimér je medzi nami a myšami príliš veľa biologických rozdielov. Rozšírenie repertoáru živočíchov, s ktorými by sa mohli ľudské bunky skrížiť, môže priniesť zaujímavé možnosti.

Do prasacieho embrya vstrekli ľudské pluripotentné kmeňové bunky. Ide o ešte nediferencované bunky, ktoré sa dokážu špecializovať a premeniť na bunky všetkých tkanív. Na rozdiel od buniek tkanív, ktoré vykonávajú špecifickú funkciu, sa kmeňové bunky dokážu neobmedzene deliť.

Neúčinný proces

Výsledné embryo obsahovalo na konci procesu iba jednu ľudskú bunku na 100-tisíc prasacích. Ľudské bunky boli navyše upravené tak, aby sa v nich tvoril zelený fluorescenčný proteín – aby ich mohli vedci jednoducho identifikovať aj iba pomocou mikroskopu.

Použili na to vyše 2-tisíc embryí prasiat, ktoré po upravení ľudskými bunkami implantovali do maternice 41 prasiat a nechali vyvíjať počas 28 dní (po procese ich zničili v súlade s etickými predpismi). Proces bol však neúčinný, 28 dní sa dožilo iba 186 chimér, ktoré rástli pomaly a boli menšie, než sa očakávalo.

Malá úspešnosť prežitia nepredstavuje jediný problém tejto metódy. Na to, aby sa v takýchto chimérach dali pestovať ľudské orgány, museli by obsahovať väčší podiel ľudských buniek. Výskum teda potrebuje veľa úsilia, aby sa stal skutočne použiteľným.

„Stačilo by, ak by sa efektivita dostala na 0,1 až 1 percento ľudských buniek. Už v tomto štádiu (28 dní) by malo embryo miliardy buniek a z toho milióny ľudských buniek, testovanie by teda už malo zmysel a bolo by praktickejšie,“ povedal pre BBS Jun Wu, hlavný autor výskumu.

Pestovanie orgánov

Iná štúdia, uverejnená minulú stredu v časopise Nature, však ukázala, že možnosť pestovania orgánu jedného živočíšneho druhu v inom je reálna. No nie u ľudí.

Vedci na experimenty použili opäť kombináciu myší a potkanov. Výskum sa začal genetickou úpravou potkanov tak, aby nedokázali vytvoriť vlastný pankreas. Do týchto potkanov bádatelia vstrekli myšie kmeňové bunky, ktoré sa po čase premenili na funkčný myšací pankreas.

Tento myšací orgán, vypestovaný v tele potkana, bol následne implantovaný diabetickým myšiam, ktoré boli takto vyliečené z cukrovky. Ďalším krokom výskumu bude vyskúšať podobnú taktiku na ľudských a prasacích chimérach, či otestovať inú kombináciu živočíchov.

Dobrým príkladom by boli kravy, ovce alebo primáty, ktoré sú ľuďom biologicky podobné a, na rozdiel od prasiat, majú aj podobnú dĺžku gravidity.

Dostupné z doi: 10.1016/j.cell.2016.12.036, 10.1038/nature21070.

🗳️ Ak chcete podporiť našu prácu pred druhým kolom volieb aj nad rámec predplatného, môžete to urobiť aj darom.🗳️

Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na [email protected].

Príroda

Veda

Teraz najčítanejšie