Prvi živorođeni himerni majmun – himera od mita do realnosti
Novembra 2023. godine publikovan je rad naučnika sa Kineske akademije nauka u Guangdžou. Njihov rad na himernim embrionima rezultovao je rođenjem prvog živorođenog himernog primata.
Šta su himere?
Himerni embrioni su embrioni izgrađeni od tkiva koja imaju više od jednog genetičkog izvora. Tokom 20-ih godina prošlog veka nemački embriolozi Hilde Mangold i Hans Speman izveli su jedan od najznačajnijih eksperimenata u istoriji embriologije kada su transplantirali embrionalna tkiva iz jedne vrste mrmoljka u embrion druge vrste. Ovi himerni embrioni omogućili su Spemanu i Mangoldovoj da razlikuju strukture koje nastaju od donorskog tkiva, a koje od domaćina.
Proces stvaranja himera je izuzetno komplikovan, a dosad je za to razvijeno nekoliko strategija. Jedan od načina da se zaobiđe ovaj problem jeste presađivanje ćelija genetički modifikovanog organizma. Kod ove metode, genetička modifikacija se može pratiti samo u onim ćelijama koje je eksprimiraju.
S druge strane, moguće je i da se ćelije embriona inficiraju virusom čiji su geni modifikovani tako da eksprimiraju gen za fluorescentno aktivan protein, kao što je zeleni fluorescentni protein ili GFP (ova vrsta izmenjenog gena se zove transgen, jer sadrži DNK druge vrste). Kada se inficirane embrionalne ćelije transplantuju u divlji tip domaćina, samo će donorske ćelije eksprimirati GFP i emitovati vidljivu zelenu svetlost.
Iako su navedeni primeri vezani za eksperimentalne postavke, treba naglasiti da je himerizam, iako redak, prisutan i u prirodi.
Emitovanje vidljive zelene svetlosti u ćelijama himernog mladučneta usled aktivnosti GFP ( zelenog fluorescentnog proteina )
Himerizam kod ljudi?
Postoje dokazi da i ljudski embrioni mogu formirati himere. Naime, neki ljudi u telu imaju dva genetički različita ćelijska tipa (XX i XY) od kojih je svaki sa svojim sopstvenim setom genetički definisanih karakteristika. Najjednostavnije objašnjenje ovog fenomena je da su ove individue rezultat spajanja dva embriona (muškog i ženskog), koji su se razvijali u isto vreme, odnosno – dvojajčanih blizanaca. Međutim, postoje i druga objašnjenja: kod jedne XX/XY osobe, materinski aleli su bili identični, dok su se očevi aleli razlikovali. To bi se moglo očekivati ukolikoje jajna ćelija podvrgnuta partenogenetskoj aktivaciji, tj. mejozi bez aktivacije spermatozoidom, posle čega je svaka mejotička ćelija oplođena različitim spermatozoidima (jedan je nosio X hromozom, a drugi Y). Mešanjem ovih ćelija nastaće himera koja će biti pravi hermafrodit, jer će imati muške i ženske polne organe. Ipak, mehanizam nastanka humanih himera još uvek nije poznat.
Uspešno rađanje himernog majmuna
Kako bi se uspešno produkovao himerni embrion majmuna, naučnici su kreirali recipijentni embrion korišćenjem i fertilizacijom jajnih ćelija ženke vrste Macaca fascicularis.
Pored toga, iz embriona makaka majmuna starih nedelju dana izolovano je 7 tipova embrionalnih stem ćelija koje su genetički izmenjene tako da emituju zeleni fluoroscentni signal. Kultura ovih ćelija uzgajana je u hranljivoj tečnosti sa proteinima koji stimulišu rast. Nakon proliferacije, po 20 zelenih embrionalnih stem ćelija ubačeno je u svaki od recipijentnih embriona. Na ovaj način stvoreno je 74 himernih embriona koji su emitovali fluorescentni signal.
Ovi embrioni implantovani su u materice 40 surogat ženki makaka majmuna. Embrioni su uspešno implantirani kod 17 ženki, rođeno je 6 živih mladunaca, a samo je jedno himerno mladunče emitovalo zelenu svetlost. Himerno mladunče je kasnije eutanizovano usled lošeg zdravstvenog stanja.
Tim naučnika otkrio je da je 67% ćelija izolovanih iz 26 tkiva (uključujući srce, pluća i mozak) poreklom od donorskih stem ćelija. Najveća brojnost donorskih stem ćelija pronađena je u nadbubrežnoj žlezdi i iznosila je 92% ukupnog broja ćelija.
Ilustracija koja prikazuje proces kreiranja himerinog majmuna i dalju analizu
Zašto je rađanje živih himera retko?
Niska učestalost rađanja himera i teško zdravstveno stanje jedinog rođenog himernog mladunčeta ukazuje na to da se donorske stem ćelije nisu perfektno odgovarale fazi razvića himernog embriona. Naučnici se nadaju da će ova metodau budućnosti biti optimizovana, te da će slični problemi biti svedeni na minimum.
Korišćenje himernih organizama u budućnosti
Da su himerni organizmi značajni za medicinska istraživanja, pokazuje i rad naučnika Vu i saradnika koji su 2017. godine, analizirajući interspecijski himerizam sa sisarskim pluripotentnim matičnim ćelijama, po prvi put uspešno stvorili hibrid čoveka i svinje, dve velike i prilično udaljene vrste. S obzirom na to da su majmuni genetički bliži ljudima, smatra se da bi u budućnosti ovaj pristup bio efikasan za detaljnije ispitivanje humanih bolesti, kao i za inkubiranje ljudskih organa koji se genetički podudaraju sa pacijentom, njihovoj upotrebi u transplantaciji ili bezbednijem i efikasnijem testiranju novih lekova.
Izvori:
- https://www.nature.com/articles/d41586-023-03473-w
- https://cosmosmagazine.com/science/biology/chimeric-primate-live-birth/
- https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37949056/
- ‘Razviće životinja za studente molekularne biologije i fiziologije ‘, dr Bojan Mitić, Beograd 2023.
