EGenesis, joka on erikoistunut geneettisesti muunnettujen sikojen tuotantoon ihmisen elinsiirtoja varten, on ilmoittanut monien muokattujen eläinten syntymästä. He menettivät kolme geeniä, hankkivat yhdeksän ja menettivät myös 25 virusta, jotka lisääntyivät genomissa. Samanaikaisesti siat ovat täysin terveitä ja hedelmällisiä, ja niiden solut eivät aiheuta aggressiota ihmisen immuunijärjestelmän komponenteissa. Ihmissiirtojen kliiniset tutkimukset ovat suunnitteilla tulevina vuosina. Esipainatus työstä julkaistaan bioRxiv-portaaliin.
Ihmisen elinsiirroilla on kolme estettä. Ensimmäinen on fysiologinen yhteensopivuus: elimen on oltava kooltaan, rakenteeltaan ja toiminnaltaan sopiva. Tässä mielessä kätevä esine on sika, jonka monet elimet - esimerkiksi sydän tai munuaiset - eivät eroa merkittävästi ihmisen elimistä.
Toinen este on immuunijärjestelmä. Ihmiskeho reagoi varovaisesti kaikkiin tuntemattomiin molekyyleihin, mutta jotkut - esimerkiksi vieraiden solujen pinnalla olevat sokerit - aiheuttavat erityisen voimakasta aggressiota.
Viimeiseksi, kolmas on virukset, joita kukin organismi kantaa genomissaan. Emme puhu aktiivisista viruksista, jotka aiheuttavat epidemioita, vaan endogeenisistä, toisin sanoen viruksista, jotka eivät tapa solua, mutta lisääntyvät vain sen ytimessä. Mutta jos solu pitää jotenkin omat viruksensa hallinnassa, niin jos vieraat solut tartuttavat sen uusilla viruksilla, se ei ehkä pysty selviytymään niiden lisääntymisen seurauksista.
Jotta sian elin olisi yhteensopiva ihmisen kanssa, ottaen huomioon kaikki nämä vaatimukset, on tarpeen tehdä muutoksia kerralla useissa geeneissä. Aluksi he yrittivät saavuttaa tämän geenitutkimuksilla, ja sian sydän, jolla oli useita kopioita, kesti paviaanin kehossa kolme vuotta.
Mutta vuonna 2015 amerikkalainen geneetikko George Church ja kiinalainen biologi Luhan Yang perustivat eGenesis -yrityksen, jonka tavoitteena oli luoda sikaa, jota monilla geeneillä muutetaan kerralla. Jonkin ajan kuluttua kirkon johtamat tutkijat kertoivat pystyvänsä puhdistamaan siansolut täysin endogeenisistä retroviruksista. Nyt Church ja Jan ovat ottaneet seuraavan askeleen: luodakseen sekä "viruksettomia" että immunologisesti yhteensopivia eläimiä.
Tätä varten eGenesiksen tutkijoiden oli kehitettävä monivaiheinen protokolla. Aluksi he ottivat fibroblastiviljelmän tavallisen sian korvasta. Elektroporaation avulla CRISPR / Cas9-järjestelmän molekyylejä johdettiin niihin leikkaamaan DNA: sta kolme geeniä, jotka aiheuttavat voimakkaimman hyljinnän ihmiskehossa. Samaan aikaan soluihin vietiin plasmidi, jossa oli yhdeksän uutta, jo ihmisen geeniä, jotka vastaavat immuunivasteen ja veren hyytymisprosessien tukahduttamisesta. Siten tuloksena olevien solujen ei pitäisi paitsi aiheuttaa immuunivastetta, myös tukahduttaa sen.
Vahvistettuaan, että editointi oli onnistunut, tutkijat poistivat fibroblastitumat ja sijoittivat ne ydinvapaisiin muniin - jo pitkään vakiintuneeseen kloonaustapaan. Alkiat kehittyivät munista, jotka istutettiin sijaisäidille, jotka synnyttivät ensimmäisen sukupolven porsaat. Näillä sioilla oli edelleen viruksia, mutta niiden olisi pitänyt jo osoittautua olevan immunologisesti yhteensopivia ihmisen kanssa.
Mainosvideo:
Tutkijat eristivät taas fibroblastiviljelmän kehostaan ja suorittivat seuraavan muokkaamisvaiheen siinä: Jälleen elektroporaatiota käyttämällä CRISPR / Cas9-järjestelmä johdettiin soluihin, jotka hyökkäsivät käänteistranskriptaasigeeniin, keskeiseen entsyymiin, jolla endogeeniset virukset lisääntyivät genomissa. Sen jälkeen myös solun ytimet eristettiin, asetettiin munasolujen sisään ja saatiin toisen sukupolven porsaat. Siat menettivät siten kolme geeniä, saivat yhdeksän ja menettivät myös 25 aktiivisesti moninkertaistuvaa virusta.
Tutkijat vahvistivat, että muokatut siat olivat geneettisesti stabiileja. Heidän soluissaan kahdeksan yhdeksästä ihmisen geenistä ekspressoitiin ja geenit, jotka aiheuttavat immuunijärjestelmää, olivat "hiljaisia". Tutkijat tarkistivat eläimen perimän jäljiltä kohdista poikkeavaa muokkausta ja löysivät useita CRISPR / Cas9 "missauksia", mutta ne eivät vaikuttaneet proteiineja koodaaviin DNA-alueisiin.
Eläimet itse olivat fysiologisesti terveitä ja hedelmällisiä. Vaikka heidän immuniteettinsä ja veren hyytymisjärjestelmänsä häiritsivät, heidän verensä olivat normaalissa rajoissa. Tutkijat eivät myöskään löytäneet mitään muokkaamisen vaikutusta sikojen sydämen, maksan ja munuaisten työhön.
Lopuksi tutkijat kokeilivat, olivatko geneettisesti muokatut siat saavuttaneet siirron edellyttämät ominaisuudet. Ensinnäkin he eristivät soluviljelmän sikojen verisuonten seinistä ja käsitelivät sitä ihmisen immunoglobuliinilla: ne sitoutuvat muunnettuihin soluihin 90 prosenttia vähemmän kuin normaalit. Sitten nämä solut reagoivat ihmisen komplementtiproteiinien kanssa - ne reagoivat vieraiden solujen läsnäoloon jopa aikaisemmin kuin immunoglobuliinit -, mutta komplementtijärjestelmä aktivoitiin vain useammin kuin heidän omien ihmissolujensa tapauksessa.
Siksi tutkijat ovat onnistuneet luomaan eläimiä, joiden solut eivät aiheuta välitöntä aggressiivisuutta ihmisen immuniteetissa. Huolimatta siitä, että immuunijärjestelmä voi reagoida vieraisiin soluihin myöhemmin, tunnistaa niissä harvemmat proteiinit, tämä voidaan hoitaa immunosuppressanttien avulla. Muokkaaminen puolestaan antaa sinun välttää akuuttia hyljintää ja saada aikaa elimen juurtumiseen kehon sisään. Science-haastattelussa Yang selitti, että yritys aikoo keskittyä prekliinisiin testauksiin vuonna 2020, mutta odottaa siirtyvänsä ihmistutkimukseen seuraavien viiden vuoden aikana.
Kirjoittaja: Polina Loseva