W kontrowersyjnym eksperymencie naukowcy stworzyli małpie embriony zawierające ludzkie komórki i byli w stanie utrzymać je przy życiu przez 19 dni. Badania, pomimo obaw natury etycznej, mogą dostarczyć nowych informacji na temat biologii rozwoju i ewolucji. Mogą również przyczynić się do stworzenia chimer, w których można by było hodować narządy do przeszczepów.

Badania nad hybrydami ludzko-zwierzęcymi mają długą historię. Choć mogą wydawać się jakimś wynaturzeniem, to mają na celu dobro nauki i medycyny. Tego typu chimery, jak w biologii określa się organizmy powstałe z komórek różniących się genetycznie, pochodzących od dwóch lub więcej osobników, są tworzone do hodowli ludzkich narządów do przeszczepów. Mogą być także przydatne w testach nowych leków, w medycynie regeneracyjnej oraz przydać się do poszerzenia wiedzy o rozwoju oraz ewolucji.

W nowych badaniach naukowcy z Salk Institute w Kalifornii wyhodowali ludzkie komórki w małpich embrionach. Uczeni wprowadzili ludzkie komórki macierzyste do embrionów makaków jawajskich (Macaca fascicularis) i byli w stanie hodować te chimeryczne zarodki przez okres 19 dni, przy okazji bacznie obserwując ich rozwój. Wyniki badań ukazały się na łamach czasopisma „Cell”.

Chimera człowieka i małpy

– Ponieważ nie jesteśmy w stanie przeprowadzić pewnych typów eksperymentów na ludziach, ważne jest, abyśmy dysponowali lepszymi modelami, aby dokładniej zbadać i zrozumieć ludzką biologię i choroby człowieka. Ważnym celem biologii eksperymentalnej jest rozwój systemów modelowych, które pozwalają na badanie chorób człowieka w warunkach in vivo – powiedział jeden z autorów publikacji Juan Carlos Izpisua Belmonte z Salk Institute for Biological Sciences.

Naukowcy z Salk Institute for Biological Sciences już wcześniej dali się poznać jako zręczni genetycy. W 2017 roku stworzyli oni hybrydę człowieka i świni. Rok później we współpracy z kolegami z Uniwersytetu Stanforda wyhodowali zarodek owcy, który zawierał niewielką część ludzkich komórek (więcej na ten temat w tekście: Wyhodowano embrion owcy z ludzkimi komórkami)

Celem nowych badań, jak przyznał Belmonte, było lepsze zrozumienie, w jaki sposób komórki różnych gatunków komunikują się ze sobą w zarodku podczas jego wczesnej fazy wzrostu. Takie hybrydy międzygatunkowe mogą mieć problemy z rozwojem, ponieważ oba gatunki są ewolucyjnie odległe, więc komórki komunikują się na różne sposoby. Jednak obserwacja krzyżowej komunikacji między komórkami w hybrydowych embrionach małp i ludzi, czyli dwóch blisko spokrewnionych gatunków, może pomóc zrozumieć mechanizmy i procesy tym sterujące.

Eksperymenty

W ramach badań zespół z Salk Institute for Biological Sciences we współpracy z kolegami z Kunming University of Science and Technology w Chinach wprowadził do 132 sześciodniowych embrionów makaków 25 komórek macierzystych (human extended pluripotent stem cells – hEPSCs, typ pluripotencjalnych komórek macierzystych, które mogą rozwinąć się w szereg rożnych komórek zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz zarodka).

Używając znakowania fluorescencyjnego, naukowcy byli w stanie rozróżnić komórki ludzkie od małpich. Każdy z embrionów rozwinął unikalną kombinację komórek ludzkich i małpich. Po 10 dniach 103 embriony wciąż żyły i rozwijały się. Żywotność embrionów z czasem spadała i do 19 dnia zostały przy życiu tylko trzy chimery. Co jednak ważne, odsetek komórek ludzkich w embrionach pozostawał wysoki przez cały okres ich wzrostu.

Jak przyznali naukowcy, wydaje się, że ludzkie komórki nieśmiało integrowały się z komórkami małp i zaczęły specjalizować się typy komórek, które być może rozwinęłyby się w różne narządy. Integracja ta była znacznie lepsza niż w poprzednich eksperymentach. Ponadto sekwencjonowanie genetyczne komórek blastocysty za pomocą techniki zwanej analizą transkryptomu ujawniło nowe wskazówki dotyczące komunikacji komórkowej wewnątrz hybryd, co może znacznie poszerzyć naszą wiedzę na temat tego, jak sprawić, by chimerom częściowo ludzkim udało się odnieść sukces rozwojowy.

– Te ludzko-zwierzęce chimery cierpiały z powodu niskiej wydajności i integracji ludzkich komórek z komórkami żywiciela. Wytwarzanie chimery między człowiekiem a naczelnymi, czyli między gatunkami bliżej spokrewnionymi z ludźmi na osi czasu ewolucji niż wszystkie wcześniej używane do tego typu eksperymentów gatunki, pozwoli nam uzyskać lepszy wgląd w to, czy istnieją ewolucyjnie narzucone bariery dla generowania takich chimer, a jeśli tak, to czy są sposoby, za pomocą których da się je przezwyciężyć – wyjaśnił Belmonte.

– Na podstawie analiz zidentyfikowaliśmy kilka ścieżek komunikacyjnych, które były albo nowe, albo wzmocnione w komórkach chimerycznych. Zrozumienie, które szlaki są zaangażowane w tę komunikację komórkową, pozwoli nam prawdopodobnie ją wzmocnić i zwiększyć wydajność i żywotność międzygatunkowych chimer, które są bardziej odległe ewolucyjnie od człowieka – dodał.

Kolejnym ważnym krokiem poczynionym w tych badaniach jest bardziej szczegółowa ocena wszystkich szlaków molekularnych, które są zaangażowane w międzygatunkową komunikację. Celem tych zabiegów jest ustalenie, które ścieżki są kluczowe dla procesu rozwojowego. W dłuższej perspektywie naukowcy mają nadzieję, że chimery zostaną wykorzystane nie tylko do badania wczesnego rozwoju człowieka i do modelowania jego chorób, ale także do opracowania nowych podejść do badań przesiewowych leków, a także do produkowania komórek, tkanek lub narządów do przeszczepów.

 

Problemy natury etycznej

Nie wszyscy widzą potrzebą prowadzenia tego typu badań, zwłaszcza na blisko spokrewnionych naczelnych. Niektórzy etycy wyrazili obawy, twierdząc, że ten rodzaj prac „stwarza poważne wyzwania etyczne i prawne”.

Łączenie ludzkich komórek z zarodkami blisko spokrewnionych naczelnych nasuwa pytania o status i tożsamość powstałych hybryd. – Niektórzy mogą zobaczyć, że tworzone są moralnie niejednoznaczne byty – przyznał Insoo Hyun, bioetyk z Case Western Reserve University w Cleveland w USA.

Wiele krajów zabrania prowadzenia eksperymentów wykorzystujących ludzkie komórki. W 2019 roku zakaz zniosła Japonia i zaczęła finansować tego typu badania. W Stanach Zjednoczonych fundusze federalne nie mogą być wykorzystywane do tworzenia pewnych typów chimer, w tym wczesnych embrionów naczelnych innych niż ludzie, zawierających ludzkie komórki macierzyste. Dlatego też te badania zostały przeprowadzone w Chinach i sfinansowane przez chińskie źródła rządowe oraz jeden z hiszpańskich uniwersytetów.

Belmonte zaznaczył, że ta praca spełnia aktualne wytyczne prawne i etyczne. – Przeprowadziliśmy badania z najwyższą uwagą na względy etyczne i przy ścisłej koordynacji z agencjami regulacyjnymi – podkreślił badacz.

Ale nie brakuje krytycznych komentarzy. – Te badania otwierają puszkę Pandory z chimerami ludzko-zwierzęcymi. Te embriony zostały zniszczone w 20 dniu rozwoju, ale to tylko kwestia czasu, zanim uda się dłużej rozwijać podobne chimery, być może jako źródło narządów dla ludzi. To jeden z długoterminowych celów tych badań – powiedział Julian Savulescu z Uniwersytetu Oksfordzkiego. – Kluczowe pytanie etyczne brzmi: jaki jest status moralny tych nowych stworzeń?. Przed przeprowadzeniem jakichkolwiek eksperymentów na żywych chimerach lub wyodrębnieniem ich narządów ważne jest, aby odpowiednio ocenić ich zdolności umysłowe – dodał.

W podobnym tonie wypowiedziała się Anna Smajdor z University of East Anglia. – Naukowcy stojący za tymi badaniami twierdzą, że te chimeryczne embriony oferują nowe możliwości, ponieważ „nie jesteśmy w stanie przeprowadzić pewnych typów eksperymentów na ludziach”. Ale to, czy te embriony są ludzkie, czy nie, jest kwestią sporną – powiedziała.

 

 

 

ŹródłoNatureCell Press/EurekAlert!

 

0 0 votes
Article Rating