Muinaisille kreikkalaisille kimeri oli pahaenteinen olento - osa leijonaa, osa vuohet ja osa käärme. Ensimmäinen kimeeri, jonka Juan Carlos Ispisua Belmonte loi vuonna 1992, oli paljon vähemmän pelottava: se koostui hiiren alkion raajasta, joka oli siirretty kanan alkion siipiin. Tuolloin Belmonte oli nuori tutkija, joka työskenteli laboratoriossa Heidelbergissa, Saksassa. Häntä kiehtoivat geeniekspression salaisuudet - eläinten kehitystä hallitsevat biologiset signaalit - ja alkioiden solujen potentiaaliset potentiaalit.
Ota kaikki selkärankaiset: kana, sika, ihminen. Kypsyydessä ne osoittautuvat täysin erilaisiksi organismeiksi, mutta alkavat melkein samasta asiasta. Belmonte alkoi ihmetellä: jos hiiren jalka voi juurtua kanansiipiin, mikä muu voisi olla mahdollista? Kuinka muuten tutkijat voivat muuttaa signaaleja, jotka määräävät siitä, mistä olennosta tulee?
Onko mahdollista kasvattaa toinen yhdestä otuksesta?
Belmonten kiinnostus alkion joustavuuteen oli tietyssä mielessä henkilökohtainen. Etelä-Espanjan maaseudun köyhien, heikosti koulutettujen vanhempien lapsena hänet pakotettiin lopettamaan koulunsa useita vuosia tukeakseen perhettään työskentelemällä maatilalla. Vasta murrosikäisenä hän palasi luokkaansa - ja siitä hetkestä lähtien hän siirtyi nopeasti filosofiasta (Nietzsche ja Schopenhauer olivat hänen suosikkinsa) farmakologiaan ja genetiikkaan.
Vuoteen 2012 mennessä Belmontesta oli tullut yksi maailman merkittävimmistä biologista, joka työskenteli omassa laboratoriossa Salk-instituutissa La Jollassa, Kalifornia, ja toisessa hänen kotimaassaan Espanjassa. Kuten hänen kollegansa ympäri maailmaa, hän pohti, kuinka käyttää tehokasta uutta työkalua tieteenalojen arsenaalissa - CRISPR-Cas9-geeninkäsittelyalustaa. Ensimmäisen vakavan CRISPR-työn parissa ilmestyneen Belmonte löysi nopeasti tavoitteen. Pelkästään Yhdysvalloissa noin 100 000 ihmistä on elinsiirtojen odotuslistalla milloin tahansa, ja noin 8000 heistä kuolee vuosittain luovuttajien puutteen vuoksi. Belmonten mukaan CRISPR ja kimeerit voisivat olla ratkaisu. Hän toivoi käyttävänsä uutta geeninmuokkaustekniikkaa karjan ruumiin muuttamiseksi ihmisen sydämen, munuaisten, maksan ja keuhkojen inkubaattoreiksi.
Belmonten etsiminen alkoi tutkimuksista hiirillä. CRISPR: llä hän ja hänen tiiminsä poistivat geenit, jotka antoivat eläimille mahdollisuuden kasvattaa useita elimiä, mukaan lukien silmät, sydän ja haima. Sen sijaan, että sallittaisiin näiden muutettujen hiiren alkioiden kehittyä yksin, Salkin tutkijat ruiskuttivat seokseen joitain rottien kantasoluja. Sitten rotan solut korvasivat puuttuvat elimet ja eläimet eläivät normaalia hiiren elämää. Vuoteen 2017 mennessä Belmonte ja hänen kollegansa olivat siirtyneet laajempiin aiheisiin. He ruiskuttivat ihmisen kantasoluja 1 500 tavallisiin sian alkioihin, sitten implantoivat nämä alkiot emakoihin. Noin 20 päivän kuluessa jotkut heistä muuttuivat ihmissikojen kimääriksi. Se oli vaatimaton menestys. Alkioissa oli enemmän sikoja kuin ihmisissä: 100 000 sian solussa oli yksi ihminen. Mutta kokeilu oli onnistunut: nämä olivat ensimmäisiä kimeerisiä alkioita, jotka syntyivät kahden suuren, kaukana toisiinsa liittyvän lajin fuusion avulla.
Mainosvideo:
Kuten hiirien ja rottien kohdalla, Belmonte suunnittelee CRISPR: n käytön poistavan sian vaatimuksen luoda omat elimensä ja täyttämään aukon ihmisen soluilla. Mutta toinen vaihe - saada ihmisen solut juurtumaan sioihin nopeammin - on osoittautunut pirun vaikeaksi.”Hiirirottien suorituskyky on erittäin hyvä. Sianmiehen tehokkuus ei ole kovin korkea. Tämä on ongelma. " Nykyään Belmonten laboratoriossa käydään läpi monimutkainen kokeilu- ja virheprosessi - tutkijat testaavat kuinka eläinten ja ihmisten eri solut ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa toivoensa soveltaa havaintoja sikojen ja ihmisten kimeereihin. Mutta jopa tämä vaivalloinen prosessi on tiedemiesten mukaan erittäin nopea aikaisempien vuosien vaatimusten mukaisesti. Perinteisillä menetelmillä heillä olisi ollut "satoja vuosia". Mutta CRISPR: n ansiosta voimme nopeasti kerätä monia geenejä ja muokata niitä.
Jos CRISPR auttoi Belmontea kunnianhimoissaan, hän lähetti hänet myös yhteen harvinaisimmista eettisistä tieteen aloista. Muinaiset ihmiset pitivät kimeerejä huonoina enteinä, ja nykyaikaiset ihmiset näkevät ne samalla tavalla - varsinkin kun raja ihmisen ja eläimen välillä hämärtyy. Yhdysvaltain presidentti George W. Bush nimitti vuoden 2006 puheessaan tällaisten hybridejen luomista yhdeksi "lääketieteellisen tutkimuksen räikeimmistä väärinkäytöksistä". Vuonna 2015 Belmonte sai tietää, että hänet nimitettiin Pioneer-palkinnolle, joka on yksi National Institutes of Healthin arvostetuimmista ja anteliaimmista apurahoista. Sitten kävi ilmi, että tämän linjan työ keskeytettiin - hänen työstään kimerojen kanssa. Samana vuonna NIH keskeytti liittovaltion rahoituksen kaikille tutkimuksille, jotka koskevat ihmisen kantasolujen implantointia eläinten alkioihin.vedoten tarpeeseen pohtia eettisiä kysymyksiä. Vuotta myöhemmin moratorio luvattiin peruuttamaan, mutta toistaiseksi rahoitusta ei ole. Lopulta Belmonte voitti Pioneer-palkinnon, mutta hän teki suurimman osan sikakokeista Espanjassa omalla kustannuksellaan.
John de Vaux, Ranskan Montpellier-yliopistollisen sairaalan solu- ja kudostekniikan laitoksen johtaja, esittelee helposti pahimmat tapaukset sian kimeerien suhteen. Esimerkiksi, jos sian aivoihin tulee liian monta ihmisen solua, eläin voisi teoreettisesti kehittää uudenlaista tietoisuutta ja älykkyyttä. (Vuonna 2013 New Yorkin Rochesterin tutkijat injektoivat hiireihin ihmisen aivosoluja - ja hiiret olivat älykkäämpiä kuin ikäisensä.) "Olisi hirvittävää kuvitella ihmisen tietoisuuden muoto juuttuneena eläimen vartaloon", sanoo de Vaux. Entä jos tutkijat olisivat vahingossa luoneet sian, joka voi ymmärtää oman kärsimyksensä moraalisen epäoikeudenmukaisuuden tunteen avulla? Vaikka voisit tappaa eläimen kerätäkseen sen elimet, mistä monet eläinten hyvinvointiaktivistit olisivat eri mieltä, epäilemättäOlisi hirvittävää tappaa olento humanoidisella älyllä haiman poistamiseksi.
Belmonte tarjoaa suoran ratkaisun tähän ongelmaan: CRISPR: ää tarvitaan lisää. Hänen mukaansa tutkijat voivat geenien muokkaamisen avulla estää ihmisen soluja siirtämästä sian aivoja. Tällaiset toimenpiteet voivat estää ihmisen DNA: ta pääsemästä sian iturajaan siten, että sitä ei siirretä tuleville ihmisen porsaille. Tämä on toinen skenaario, joka saa bioetiikan pahaksi. "Laboratoriossa on tekniikoita, jotka voivat auttaa meitä välttämään näitä eettisiä kysymyksiä", Belmonte sanoo.
Chimera-tutkimus on vain yksi suurista tutkimuslinjoista 58-vuotiaan Belmonten laboratoriossa CRISPR: n avulla. Hän ja hänen tiiminsä tekevät myös monia kokeita epigeneettiseen editointiin, CRISPR: n muunnelmaan, joka moduloi geeniekspressiota sen sijaan, että rikkoisi itse DNA-sekvenssiä. Tämän ansiosta hiiren diabeteksen, munuaissairauden ja lihasdystrofian oireet ovat täysin päinvastaiset. Voimme sanoa, että tutkijat yrittävät voittaa ikääntymisen itse.
"Hän työntää rajoja siihen, mihin pystymme tällä hetkellä", sanoo Davisin Kalifornian yliopiston eläintieteiden laitoksen professori Pablo Juan Ross, joka kokeilee sikojen ja lampaiden kimimerejä omassa laboratoriossa. Molemmat tutkijat ovat kiinnostuneita geenien muokkaamisen ja kimäärien luomisen arvon osoittamisesta. Ross panostaa, että emme voi luopua tekniikasta, jonka avulla voimme kasvattaa elimiä eläimissä odottamatta toisen teini-ikäisen kuolemaa auto-onnettomuudessa.
Mutta Belmonte ei ole kiirettä huolimatta omasta kärsimättömyydestään. Hän päätti tuhota alkion kimeeristen sikojen ensimmäiset sikiöt ensimmäisen raskauskolmanneksen aikana odottamatta niiden kehittymistä eettisesti monimutkaisemmaksi - huolimatta siitä, että Espanjassa, missä ne kasvatettiin, säännöt sallivat Belmonten tappaa eläimet milloin tahansa. Ja hän on varovainen geenien editoinnissa ihmisissä. "Meidän on opittava paljon enemmän ennen kuin käytämme CRISPR: ää ihmisissä", hän sanoo. "En uskalla viedä häntä vielä laboratorion ulkopuolelle."
Edistyksen pitäisi olla paitsi tieteessä. Geenien muokkaamisesta on myös käytävä perusteellista keskustelua - ja tiedemiesten, mutta myös lääkäreiden, kansalaisten ja hallituksen keskuudessa on oltava ääni. De Vaux on samaa mieltä:”Einstein teki perustutkimusta fysiikassa. Mutta kansallisella tasolla päätettiin käyttää näitä tuloksia Hiroshiman pommituksiin - ei tutkijoiden tasolla."
Belmonte uskoo vakaasti, että tutkijat ovat tänään parantamassa tautia, kääntäen ikääntymistä ja pelastavat ihmishenkiä kasvaneiden elinten avulla. Se voi muuttaa omaa evoluutioamme, omaa lajia.
Oletko samaa mieltä hänen kanssaan?
Ilja Khel