Bilim insanları ilk insan-domuz kimerasını yarattı. IFLscience.com portalına göre, uluslararası bir araştırma ekibi, domuz ve insan melezi olan bir embriyo elde etmeyi başardıkları bir deney gerçekleştirdi.

İnsan kök hücreleri erken aşamadaki domuz embriyolarına yerleştirildi. Sonuç olarak, dişi domuzun vücuduna sokulan iki binden fazla melez elde edildi. 186 embriyo, genetik olarak farklı hücrelerden oluşan kimera organizmalarına dönüştü.

Embriyonun 10 bin hücresinden yalnızca 1'i insandı, ancak insan hücrelerinin kök salması ve tek bir organizmanın parçası olarak işlev görmesi, bilim açısından zaten büyük bir adımdır. Daha önce bilim insanları bir insanı başka bir büyük hayvanla melezleyemiyorlardı. Bu, özellikle organizmaların farklı gelişim oranları nedeniyle engellenmektedir: örneğin, insanlarda hamilelik 9 ay sürer, domuzlarda ise ortalama 112 gün sürer.

Dünya çapında organ nakli için organ sıkıntısı yaşanıyor. İnsanlar organ nakli için yıllarca bekliyor, bazıları uygun donör bulunamadan ölüyor. Buna rağmen, bu sorunu çözebilecek bilimsel deneyler, kamuoyunun büyük tepkisine ve etik konusunda tartışmalara neden oluyor.

Bu nedenle, tıbbi gelişmelerden sorumlu önde gelen hükümet kurumu olan ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH), 2015 yılında bu tür deneyleri finanse etmeyi reddetti. Ağustos 2016'da NIH bu çalışmalara ilişkin moratoryumun kaldırılmasını önerdi ancak bu henüz gerçekleşmedi.

Domuz ve insan embriyolarının 28 gün boyunca gelişmesine izin verildi (bu süre bir domuzda hamileliğin ilk üç ayına karşılık gelir). Yaşayabilir oldukları kanıtlandıktan sonra dişi domuzun vücudundan çıkarıldılar.

Kaliforniya ABD'deki Salk Biyolojik Araştırmalar Enstitüsü'nden profesör olan baş yazar Juan Carlos Izpisua Belmonte, "Bu, domuz ve insan hücrelerinin nasıl karıştığını anlamak için yeterince uzun, ancak yetişkin kimera hayvanları hakkında etik tartışmayı gündeme getirecek kadar uzun değil" dedi.
İhtiyacı olanlara organ nakli sağlamak için insan-domuz melezi yaratma fikri gerçekten şaşırtıcı. Bu tür deneylerin etiği konusundaki tartışma uzun süre devam edecek. Sonuçta, günümüzde bir şekilde her gün et ürünleri tüketen insanlar ile hayvanların yalnızca yemek amacıyla yetiştirilmesinin doğal olmadığını düşünenler aynı dünyada bir arada yaşıyor.

Şu kaynaktaki materyallere dayanmaktadır: iflscience.com

Dünya, düşünmek istemediğimiz etik ikilemlerden birine yaklaştı. Bilim insanları, domuzlardan ve insanlardan alınan DNA'yı birleştirerek sözde kimera adı verilen embriyoyu üretti. Yok edilmeden önce birkaç hafta boyunca geliştiler. Hibrit embriyoların yakında daha da gelişeceğini varsaymak yanlış olmaz, ancak teknik sorunlar bunların oluşumunu bilim adamlarının beklediğinden daha zor hale getirdi.

Kimeralar nasıl ortaya çıkıyor?

Kimeralar, farklı türlerden alınan iki döllenmiş hücreden veya zigottan oluşan organizmalardır. Adından da anlaşılacağı gibi, JK Rowling'in veya antik mitolojinin sayfalarında kalmaları gerekiyor, ancak bazı bilim adamlarının bunları yaratmak istemesinin iyi nedenleri var. Özellikle insanlar kalp ve böbrek gibi donör organların bulunamaması nedeniyle ölüyor. Döllenmiş domuz ve insan hücrelerinin birleştirilmesiyle oluşturulan kimeralar, bizimkine yeterince benzeyen ve etkili bir şekilde nakledilebilecek organlar sağlayarak bu soruna bir çözüm olabilir.

Etik konular

Pek çok kişi bu fikrin kulağa dehşet verici geldiğini düşünüyor ancak diğerleri bunun, genellikle korkunç koşullarda hayvanları sadece yemek için yetiştirmekten daha kötü olmadığını savunuyor. Üstelik hayatta kalma umudu bir kimeranın karaciğeri olan bir kişiye, bu fikrin hayata geçirilemeyecek kadar itici geldiğini açıklamak zor olacaktır. Bilimkurgu yazarları ve filozoflar bir süredir bu etik sorunla boğuşmaya çalıştılar, ancak siyasi kurumlar ve genel halk, bunu henüz endişelenmemize gerek olmayan karmaşık şeyler sepetine koyma eğilimindeydi.

Bu nedenle, hibrit embriyonun başarılı bir şekilde yaratıldığının duyurulması, bu sorunu çözmeyi daha fazla geciktiremeyeceğimiz ve bu sorunu hemen çözmemiz gerektiği konusunda bir uyandırma çağrısı görevi görüyor.

Bilim adamlarının çalışmalarının ilk aşaması

Salk Enstitüsü'nden baş araştırmacı Profesör Juan Carlos Belmonte ve ekibinin çabaları, bu sorunun önünde etik engellerden daha fazlasının olduğunu gösterdi. Belmonte yaptığı açıklamada, "Nihai hedef, işlevsel ve aktarılabilir doku ve organlar yetiştirmektir, ancak biz bundan çok uzaktayız" dedi. "Bu önemli bir ilk adım."

Belmonte işe fare kök hücrelerini fare embriyolarına yerleştirerek başladı. Bunu daha önce başka araştırmacılar da yapmıştı. Daha sonra faredeki belirli organların gelişiminden sorumlu genleri çıkarmak için gen düzenleme araçlarını kullandı ve bunları fare eşdeğerleriyle değiştirdi. Yine Salk Enstitüsü'nden baş yazar Dr. Jang Wu, "Sıçan hücreleri, eksik fare geninin işlevsel bir kopyasına sahiptir, böylece fare hücrelerinin yerini alabilir ve organ gelişimi için boşalan boşlukları doldurabilirler" dedi.

Domuz embriyoları neden kullanılıyor?

İnsan kök hücreleri daha önce fare embriyolarına da enjekte edilmişti ancak sonuçlar önemsizdi. Belmonte ve Wu daha da ileri giderek insan hücrelerini inek ve domuz embriyolarına enjekte etmeye çalıştı. İnek embriyolarıyla yapılan bazı çalışmaların daha zor ve pahalı olduğu ortaya çıktı ve bu nedenle seçim domuzların lehine yapıldı.

Ancak bundan sonra bile iş kolay olmadı. Bir domuzun döllenmesinden doğumuna kadar geçen süre dört aydan kısa sürer, dolayısıyla onların gelişimi insanlardan çok daha hızlıdır.

Ekip, domuz embriyosunda kimera oluşturmak için ara insan pluripotent kök hücrelerini elde edebilmiş olsa da, melez insandan çok hayvana benziyordu. Yazarlar bunu iyi bir sonuç olarak görüyor çünkü en büyük etik sorunların çoğu, insan beyni olan bir yaratık yaratırken ortaya çıkıyor.

Embriyolar 3-4 hafta sonra yok edildi ve bu aşamada canlılık gösterdi. Yazarlar, daha fazla insan organı yaratmak için (sıçanlarda ve farelerde yapıldığı gibi) sonraki kimeralara belirli insan genleri yerleştirmeye çalışıyorlar.

Embriyo insan ve domuzun melezidir. ABD, Japonya ve İspanya'dan biyologlar insan kök hücrelerini domuz yumurtasına yerleştirdiler. Bilim adamları, bir hayvanın rahminde büyüyen embriyoya, antik mitolojideki bir yaratığın onuruna kimera adını verdiler. Gelecekte bu çalışmalar, bilim adamlarının nakil için organ yetiştirmesine ve genetik hastalıkların doğasını incelemesine olanak tanıyacak. Araştırmanın ilerlemesi için bilim adamlarının deneylerin yalnızca etkinliğini değil, aynı zamanda etikliğini de kanıtlaması gerekiyor.

Deneyin özü nedir?

Kaliforniya'daki Salk Biyolojik Araştırma Enstitüsü'nden bir grup Amerikalı bilim insanı, insan kök hücrelerini gelişimin erken bir aşamasında bir domuz embriyosuna enjekte edip onu hayvanın rahmine yerleştirdi. Bir ay sonra kök hücreler, insan dokusunun (kalp, karaciğer ve nöronlar) temellerini taşıyan embriyolara dönüştü.

Transfer edilen 2.075 embriyodan 186'sı 28 günlük aşamaya kadar gelişti. Bilim adamları, ortaya çıkan embriyoların "son derece dengesiz" olduğunu kabul ediyor, ancak şu ana kadar bunlar en başarılı insan melezi. Bilim insanları, ortaya çıkan kimeranın, işleyen insan organlarına sahip hayvan embriyoları yaratma yolunda kritik bir adım olduğunu yazıyor.

Kaynak: Hücre Basını

WP, Kaliforniya'dan bilim adamlarına atıfta bulunarak, nihai hedefin işlevsel ve nakil için hazır organlar yetiştirmek olduğunu söylüyor; bu deneyler buna yönelik ilk adımdır.

Benzer bir çalışmanın sonuçları Nature dergisinin 2017 yılındaki ilk sayısında yer aldı. Yayından da anlaşılacağı gibi, Japonya ve ABD'den bir grup bilim insanı, bir sıçanın içinde fare pankreası yetiştirmeyi ve ardından insülin üreten organı, bağışıklık reddine neden olmayan diyabetik farelere nakletmeyi başardı. Nature, bunun türler arası organ naklinin mümkün olduğunun ilk onayı olduğunu yazıyor.

Bu neden gerekli?

Bilim adamlarının temel amacı büyük hayvanların embriyolarını kullanarak insan organları yetiştirmektir. ABD Sağlık Bakanlığı'nın verilerine göre her gün organ nakli beklerken 22 kişi hayatını kaybediyor. Bilim insanları uzun süredir insan vücudunun dışında yapay dokular yetiştirmeye çalışıyor ancak Petri kabında (mikroorganizmaların yetiştirildiği sözde kap) gelişen organlar, canlı bir organizmanın içinde büyüyenlerden çok farklı.

The Washington Post, yapay organ yetiştirme teknolojisinin büyük olasılıkla fareler ve sıçanlar üzerinde yapılan deneylere benzer olacağını yazıyor. Nature'da açıklanan çalışmaların bir parçası olarak yeni hücreler alan farelerin genetiği değiştirildi. Kendi pankreaslarını geliştiremedikleri için kök hücreler "boş alanı doldurdu." Sıçanlarda ortaya çıkan bazı bezler hasta farelere nakledildi. WP, ameliyattan sonra farelerin bir yıl boyunca sağlıklı glikoz seviyeleriyle yaşadığını, yani insan ömrünün yarısı kadar yaşadığını yazıyor.

Stanford Üniversitesi'nden kıdemli çalışma yazarı Hiromitsu Nakauchi, çalışmanın, türler arası naklin sadece mümkün değil, aynı zamanda etkili olduğunu da kanıtladığını belirtti. Bilim adamları aynı şekilde kalbi ve gözleri “büyütmeyi” başardılar.

Zorluklar nelerdir?

Kaliforniyalı bilim insanları, araştırmanın başlamasından dört yıl sonra ilk sonuçlara ulaştı. Onlara göre domuzlar deney için ideal hayvanlardır. Organları hemen hemen aynı büyüklüktedir ancak insanlardan çok daha hızlı büyürler. Araştırmacılar, daha sonraki araştırmalarda zaman faktörünün ana faktör haline gelmesi gerektiğini itiraf ediyor.

Nakauchi'nin meslektaşları, "Şimdiye kadar, ortaya çıkan embriyodaki insan hücrelerinin sayısı çok az ve tüm süreç erken embriyonik aşamada gerçekleşiyor, bu nedenle tam teşekküllü bir kimera yaratmaktan bahsetmek için henüz çok erken" yorumunu yaptı. sonuç. Ortaya çıkan embriyolarda, 100.000 domuz hücresinde yalnızca bir insan hücresi vardı (verimlilik %0,00001). Kaliforniya'daki araştırmanın yazarlarından biri BBC'ye şöyle açıkladı: "Hücrelerin %0,1 ila %1'i kadar bir verim elde etmek yeterli."

Dört haftalık geliştirme sürecinin ardından Salk Enstitüsü'nden bilim insanları, kimeranın tam olarak gelişmesini önlemek için, etik nedenlerden dolayı ortaya çıkan embriyoları yok etti. Yazarlardan biri, "Biz sadece insan hücrelerinin uyum sağlayıp sağlayamayacağı sorusuna yanıt vermek istedik" diye açıkladı.

Etik konular

2015 yılında ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri, insan ve hayvan hücrelerinin çaprazlanmasını içeren araştırmalara fon sağlanması konusunda moratoryum ilan etti. Bazı biyoetikçiler, kök hücrelerin herhangi bir insan dokusuna dönüşebileceğine göre, sonunda insan beyni olan bir hayvanın yaratılabileceğine inanıyor. WP, diğerlerinin ise insanlarla hayvanlar arasındaki "sembolik sınırın" ihlal edildiğine işaret ettiğini yazıyor.

Kaliforniyalı bilim insanları "kimeralar"la ilgili korkuların kontrollü deneylerden ziyade efsanelere benzediğini söylüyor ancak bir hayvanın insan hücreleriyle doğma olasılığının da endişe verici olduğunu kabul ediyor.

Ağustos ayında ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri, kimera araştırmalarına yönelik finansmanın geri dönmesine izin verdi. Kuruluş, diğer primatlar hariç, büyük hayvanların gelişiminin erken bir aşamasında insan kök hücrelerinin embriyolara verilmesine izin vermeyi öneriyor.

"Sonunda organ yaratmaya yönelik bu yaklaşımın mümkün ve güvenli olduğunu kanıtlayabildik. Umarım insanlar bunu anlar. Birçok kişi bunun bilim kurgu olduğuna inanıyor ancak artık gerçeğe dönüşüyor” diye yorumladı Nakauchi, yasağın kaldırılması olasılığı hakkında yorum yaptı.

Daniil Sotnikov

Önizleme fotoğrafı: “Chimera” filminden bir kare

Başlık fotoğrafı: WikiCommons

Genetikçiler, insan organlarının temellerini taşıyan 4 haftalık bir domuz embriyosu geliştirdiler

• Biyoteknoloji,
• İnek Sağlığı

Sıçan-fare kimerasında embriyonun (B) ve iç organların normal gelişimi görülür: konakçı organizmadaki böbrekler, kalp, karaciğer, akciğerler, pankreas ve beyin (C)

Pluripotency, belirli bir embriyonik gelişim programı ve diğer koşullara uygun olarak bilinen 200 somatik hücre türünden herhangi birine dönüşebilen embriyonik kök hücrelerin benzersiz bir özelliğidir. Bilim insanları bu hücreleri insan embriyosundan alıp laboratuvarda yetiştirmeyi öğrendi. Çok sayıda deney, pluripotent hücrelerin, sperm ve yumurta da dahil olmak üzere herhangi bir hücre tipine farklılaşma yeteneğini koruduğunu göstermiştir.

Ancak laboratuvar koşullarında kök hücrelerden tam teşekküllü bir organ yetiştirmek çok zordur, çünkü insan fizyolojisinin sıfırdan yeniden yaratılması neredeyse imkansızdır. Bilim insanları hücreleri bu kadar hassas bir şekilde nasıl programlayacaklarını henüz bilmiyorlar. Hücrelerin istenen organa dönüşme programının kendi kendine devreye girebileceği doğal bir ortama ihtiyacımız var. İdeal ortam insan veya primat embriyosu olabilir ancak bu tür testler kanunen yasaklanmıştır. Bu nedenle bilim adamları, fizyolojik olarak insanlara yakın hayvanların (domuzlar ve sığırlar) embriyolarını kullanmanın bir yolunu buldular. Gelişmiş ülkelerde bu embriyolar üzerinde deneyler yapılmasına hâlâ izin veriliyor.

Kimeralar (genetik olarak heterojen hücrelerden oluşan organizmalar) bu sorunu çözmek için mükemmeldir. Kimeralar başka bir organizmanın organlarını büyütebilir. Bu tür bir dizi deney, Salk Biyolojik Araştırma Enstitüsü'nden (Kaliforniya) bir grup bilim insanı tarafından gerçekleştirildi. Özellikle, ilk kez insan organlarının temellerini içeren bir domuz embriyosu kimera yaratmayı başardılar.

Kimeralar bilimsel açıdan çok ilginç organizmalardır. Klinik araştırmalarda ve organ naklinde kullanım potansiyeli ile bilimsel araştırmalar için değerli bir araç haline gelebilirler.

Şimdi donör organlarıyla ilgili durum çok gergin. Örneğin böbrek için ortalama bekleme süresi 10 yıl kadardır. Diyalizde ortalama yaşam süresi 5 yıldır. Kimera yetiştirme tekniği mükemmelleştirilirse, kişi hala hayattayken uygun bir böbrek çok daha hızlı büyütülebilir.

Bilim insanları, CRISPR-Cas9 gen düzenleme tekniğini ve en yeni kök hücre işleme teknolojilerini kullanarak kök hücreleri başarılı bir şekilde embriyolara yerleştirdiler ve farede çeşitli sıçan organlarını (pankreas, kalp ve gözler) büyüttüler. Bu deney, donör organlarının elde edilmesine yönelik bu yöntemin kavramsal uygulanabilirliğini doğruladı.

Araştırmacılar daha sonra pluripotent insan hücrelerini domuz embriyolarına yerleştirdiler ve insan doku ve organlarının gelişimini incelediler. Bu, boyut, fizyoloji ve anatomi açısından uygun diğer organizmalarda büyüyen insan organlarına yönelik daha ayrıntılı araştırmalara yönelik ilk adımdır.

2015 yılında Izpisua Belmonte liderliğindeki bir bilim insanı ekibi, yaşayamayan bir fare embriyosundaki insan hücrelerinin gelişimini izleyerek ilk kimerayı yarattı. Artık pluripotent hücrelerin gelişimini belirli organlara yönlendirmek için CRISPR-Cas9 gen düzenleme tekniğini kullanarak daha da ileri gittiler.

Bilim insanları, CRISPR-Cas9 genetik düzenlemesini kullanarak, belirli bir organın (örneğin pankreas) gelişiminden sorumlu olan genleri kapatarak konakçı embriyoyu değiştirdi. Aktif pankreas genine sahip başka bir hayvandan (sıçan) alınan kök hücreler daha sonra embriyoya yerleştirilir. Embriyonun kendisi, yabancı bir pankreasa sahip olması dışında, taşıyıcı annenin vücudunda kesinlikle normal bir şekilde gelişir.

Tam olarak aynı deneyler sıçan ve fare kimerasındaki diğer organlar (gözler ve kalp) üzerinde de yapıldı. Bilim adamları ayrıca, sıçanın pluripotent hücrelerinin, fare embriyosunda beklenmedik bir şekilde, sıçanlarda bulunmayan bir organ olan safra kesesini oluşturduğunu da keşfettiler. Bu, donörün pluripotent hücrelerinin konakçı organizmadan güçlü bir şekilde etkilendiğini ve onun gelişim programlarını benimsediğini gösterir.

Ancak domuzlardan insan organı yetiştirmek kolay olmayacak. Bilim insanları, insanlar ve domuzlar gibi çok farklı canlı organizmaları geçerken ortaya çıkan bir takım zorlukların altını çiziyor. Genetik olarak benzer organizmalarda organ yetiştirirken bu tür zorluklar yaşanmaz. Örneğin insan ile domuzun gebelik süresi çok farklıdır (domuz için 112 gün).

Ancak domuz embriyolarında insan organları üzerinde bir deney yapıldı. İnsan dokusu öncüleri, embriyo dört haftalık olana kadar yaratılmaya ve geliştirilmeye başlandı, ancak sıçan-fare kimerasıyla aynı başarı oranlarına sahip değildi. Yalnızca az sayıda hücre hayatta kaldı ve bunların yaşayabilir bir şeye dönüşmediği açık. Teknolojinin güvenliğini ve etkinliğini değerlendirmek için deney durduruldu.

Bilim insanları, kimeralarla yapılan araştırmaların nihai hedefinin, insan organlarının ve dokularının endüstriyel ölçekte yetiştirilmesi olabileceğini kabul ediyor, ancak bu çok uzak bir ihtimal. Önümüzdeki yıllarda bu alandaki araştırmalar pratikten çok teorik önem taşıyacak. İnsan embriyonik gelişiminin daha iyi anlaşılmasını sağlayacak ve başka hiçbir şekilde incelenemeyecek bazı hastalıkların araştırılmasına yardımcı olacaklar.