Niečo ako revolúcia v lekárskej vede sa však skutočne udiala. Vedecký časopis Cell zverejnil koncom januára článok molekulárneho biológa Juana Carlosa Izpisuu Belmonteho, ktorý vedie laboratórium v Salkovom inštitúte v Kalifornii (USA), a 38 jeho spoluautorov. Článok hovorí, ako sa vedcom podarilo vytvoriť životaschopné embryá pozostávajúce zo zmesi prasacích a ľudských buniek.
Kto sú oni
Ak by sa týmto tvorom umožnilo narodiť sa (a biológovia to neurobili, v neposlednom rade z etických dôvodov), nemohli by byť formálne priradené k žiadnemu biologickému druhu. Takéto organizmy sa nazývajú chiméry. Chiméry, ktoré poznáme zo stredovekých miniatúr, majú na tele leva pripevnené orlie krídla, na kozích kopýtkach bodnutie hadom. Kto si pamätá myš s človekom ušnica na zadnej strane - výsledok vysoko sledovaného experimentu spred 20 rokov, možno ľahko priznať, že od biológov možno očakávať niečo iné. V tomto zmysle však nové stvorenia z laboratória Belmonte sotva mali šancu niekoho prekvapiť: po narodení by vyzerali ako tie najobyčajnejšie prasiatka. Ide len o to, že niektoré bunky v ich telách – asi jedna tisícina percenta – by obsahovali čistú ľudskú DNA. A tým by sa prasiatka priaznivo porovnávali s dlhoušou myšou z roku 1997, ktorá bola skôr experimentom v plastickej chirurgii a nemala ani jednu ľudskú bunku.
Podľa posledných odhadov majú ľudia celkovo 30-40 biliónov buniek a prasatá majú približne rovnaký počet. Je tisícina percenta takejto astronomickej hodnoty veľa alebo málo? Na počatie dieťaťa stačí jedna bunka. Preto by sa teoreticky prasa chiméra mohlo stať rodičom ľudského mláďaťa.
Darca bez motorky
Lekári nevnímajú ošípané ako potenciálnych príbuzných, ale ako potenciálnych darcov na transplantáciu ich orgánov ľuďom. Len v Spojených štátoch sa ročne transplantuje 27-tisíc obličiek, pľúc, sŕdc a čriev. A vo všetkých 27-tisíc prípadoch sa chirurgovia zaoberajú orgánmi živých alebo mŕtvych ľudí. Kto by sa však pri zdravom rozume odvážil požiadať o odobratie jedného prasaťa transplantovaného do jeho vlastného zlyhávajúceho srdca, keď je postup s obyčajným ľudským odladeným a funguje perfektne? Tí, ktorí sa nedostanú na transplantáciu: 118-tisíc ľudí je v Spojených štátoch zaregistrovaných na takzvanej čakacej listine. Podľa štatistík približne 22 z nich zomrie dnes (a rovnaký počet zajtra a rovnaký počet budúcu nedeľu) bez čakania na transplantáciu.
Ľudských darcov je príliš málo – a nie je to ani tak, že dobrovoľníci sú veľmi vzácni. (Na rozdiel od USA sa v Rusku podľa zákona za potenciálneho darcu považuje každý, kto výslovne nezakázal odoberanie svojich orgánov. Zákon nevyžaduje vyžiadanie súhlasu od príbuzných.) Iba traja ľudia z tisíc časopis New Scientist cituje britské údaje, umierajú za okolností, že ich orgány sú vhodné na transplantáciu. Čísla sa samozrejme v jednotlivých krajinách líšia – závisia tak od toho, ako rýchlo sanitka dorazí na miesto nehody alebo streľby, v dôsledku čoho sa objavia najsľubnejší darcovia, ako aj od toho, koľko transplantačných centier je v blízkosti, kde môžu orgány. správne zlikvidovať. Nakoniec o niekoľko hodín musíte nájsť a pripraviť na operáciu pacienta z „čakacej listiny“ - pravidlá sú tu oveľa viac prísne pravidlá kompatibilitu ako pri transfúzii krvi s jej štyrmi rôznymi skupinami.
Bunky, pri ktorých je najmenej pravdepodobné, že budú odmietnuté, sú naše vlastné. Čo keby sme použili zvieratá ako inkubátory pre obličky a pankreasy vypestované z ľudských buniek (a ideálne z buniek presného pacienta, ktorý orgán dostane)? Rovnaký problém s odmietaním nám bráni riešiť problém priamočiaro: pre hotový imunitný systém dospelého prasaťa nie sú ľudské bunky o nič menej cudzie ako prasacie bunky pre nás.
To znamená, že musíme konať inak.
Strihať a lepiť
Predstavte si, že pred vašimi očami boli dvaja ľudia súčasne rozrezaní na polovicu - povedzme bojovým laserom zo zlého sci-fi filmu. Potom polovicu jednej spojili s polovicou druhej a zlepené polovice by potom prežili celý život, akoby sa nič nestalo. Táto možnosť je ešte paradoxnejšia: vzali dvoch tenkých ľudí, pritlačili ich k sebe – a získali jedného tučného muža. Ak obaja ľudia ešte nie sú štyri dni od okamihu počatia, nič nie je nemožné. V tomto štádiu je budúci organizmus klbko identických buniek. „Odstránite vonkajšiu ochrannú vrstvu neživej hmoty a fyzicky spojíte embryá,“ vysvetlila Virginia Papaioannou, profesorka na Kolumbijskej univerzite (USA), v rozhovore, ako vedci produkovali chimérne myši s úplnou sadou génov dvoch jedincov. v rovnakom čase od 60. rokov 20. storočia. Po dotyku dve embryá jednoducho vytvoria novú, väčšiu guľu - takmer ako mydlové bubliny, ktoré sa stretávajú vo vzduchu. Guľôčka buniek ešte nemá imunitný systém, ktorý by tomu mohol zabrániť – ako vlastne všetky ostatné systémy: vyvinú sa oveľa neskôr.
Jemnejším zásahom je pridanie cudzieho biomateriálu k embryu, keď sa jeho bunky už rozdelili na rôzne odrody. V štádiu blastocysty je embryo - či už u myši alebo u človeka - dutá guľa s malou časťou buniek uzamknutých vo vnútri. Iba táto vnútorná časť sa stane budúcimi pľúcami, pečeňou, obličkami, mozgom, kožou a ďalšími časťami dospelého tela a celá vonkajšia časť sa zmení na placentu, ktorá neprežije pôrod. Biológovia v tomto štádiu uprednostňujú zavedenie cudzích buniek.
To neznamená, že tento scenár vo svojej čistej forme otvára vzrušujúce príležitosti pre transplantačných chirurgov. Potreba darcovských orgánov zvyčajne vzniká neskôr – keď už človek prekročil fetálny vek. Ako to skrížiť s iným embryom? Vezmite bunky dospelého organizmu, ktoré nezískali jasné poslanie (ako mozgové alebo pečeňové bunky) a nestratili schopnosť premeniť sa na čokoľvek, charakteristickú pre embryonálne bunky. Nazývajú sa kmeňové bunky, no v organizme sú veľmi zriedkavé. V roku 2012 bola Nobelova cena za medicínu udelená japonskému vedcovi Shinya Yamanaka za to, že prišiel na spôsob, ako premeniť bežné telesné bunky na kmeňové bunky – zabudnúť na svoj príbeh a „upadnúť do detstva“. Celý názov sú indukované (pretože boli nútené zmeniť sa) pluripotentné (to znamená „schopné čohokoľvek“ – akejkoľvek transformácie) kmeňové bunky. Používajú ich výskumníci chimér.
Je možné takto kombinovať embryá? odlišné typy— napríklad potkany a myši? Presne to urobil tím Toshihira Kobayashiho z Tokijskej univerzity prvýkrát pomocou kmeňových buniek v roku 2010 – a americká skupina, ktorá svoje výsledky zverejnila o sedem rokov neskôr, doviedla metódu k dokonalosti. Ako si môžete byť istý, že ste chiméru skutočne vyšľachtili? Berte ako základ embryá odsúdené na smrť so špeciálne poškodenou DNA. Pomocou novovynájdeného „génového skalpelu“ CRISPR-Cas9, metódy na cielenú úpravu DNA, vedci vyradili gény zodpovedné za rast pankreasu alebo srdca. S takouto vadou nie je šanca na prežitie (alebo dokonca narodenie živého). Potom sa však do embrya zaviedli potkanie kmeňové bunky. A ak sa chimérna myš predsa len narodila, vedci si mohli byť istí, že v nej bije srdce potkana.
No najprekvapujúcejší výsledok sa týkal žlčníka. Potkany ho nemajú, ale myši áno. Ale chiméry, v ktorých boli vyradené myšacie gény zodpovedné za tento orgán, sa stále rodili s funkčným žlčníka- z potkaních buniek. Myšie bunky nejakým spôsobom naznačili správny kontext potkaním bunkám a tie, ktoré podľahli vplyvu, vytvorili orgán, ktorý u potkanov nebol možný.
Bližšie k ošípaným ako ku potkanom
Skrížiť prasa a potkana týmto spôsobom nebolo možné – pretože tieto organizmy sú od seba príliš odlišné. Rôzne dĺžky tehotenstva a rôzne veľkosti orgánov naznačujú, že bunky sú naprogramované tak, aby sa delili rôznymi rýchlosťami. Nakoniec, bude malé potkanie srdce chiméry schopné pumpovať krv cez obrovskú prasaciu pečeň?
Ale s ľuďmi nie sú také ťažkosti: sme oveľa bližšie k ošípaným - predovšetkým veľkosťou našich orgánov. Preto boli ošípané (a miniprasiatka ako samostatná možnosť) vždy kandidátom č. 1 na xenotransplantáciu. Paralelne s pestovaním ľudských buniek v tele ošípanej biológovia zvažujú aj ďalšie možnosti – napríklad jednoducho odobrať a skryť pred ľudským imunitným systémom tie proteíny na povrchu buniek ošípaných, ktoré spôsobujú najakútnejšiu reakciu. Takýto výskum prebieha už dlho, takže ošípané ako kandidát na transplantáciu orgánov nie sú novinkou.
Nový experiment ukázal, že existuje možnosť, a nie je to špekulácia – či dokonca neuveriteľná náhoda. Ošípaným bolo implantovaných 2075 embryí a 186 z nich podľa vedcov dosiahlo dostatočnú zrelosť. Ľudské bunky boli označené špeciálnou značkou vo svojej DNA, ktorá spôsobuje, že produkujú fluorescenčný proteín - a 17 zrelých zdravých embryí sebavedomo žiarilo v ultrafialovom svetle, čo vedcom dokázalo, že sú to určite chiméry.
Od tohto momentu k orgánom v živom inkubátore sú roky, tvrdia vedci. A nejde len o to, že podiel ľudských buniek v tele chiméry je príliš malý. Pre vedcov by bolo v každom prípade ťažké vidieť, ako rastú a čo sa deje s bunkami v tele dospelého človeka.
Máme oveľa bližšie k ošípaným – v prvom rade veľkosťou našich orgánov. Preto boli ošípané vždy kandidátom č. 1 na xenotransplantáciu
Chiméry myší a potkanov, ktoré boli chované skôr, žili plnohodnotný myšací život vo veku dvoch rokov. Nie je dôvod si myslieť, že by ľudsko-prasacie chiméry mali vážne zdravotné problémy, ktoré by im bránili dožiť sa dospelosti. V zrode im nebránili biologické problémy, ale etické. A to tak vážne, že tím zo Salkovho inštitútu bol nútený vykonávať výskum zo súkromných peňazí, pretože pravidlá amerického Národného inštitútu zdravia – analógu ministerstva zdravotníctva, ktoré financuje väčšinu biomedicínskeho výskumu v krajine – zakazujú míňanie peňazí na akékoľvek experimenty so zavádzaním ľudských kmeňových buniek do zvieracích embryí.
Čo je neetické na pôrode prasaťa s ľudskou slezinou? Naša neistota ohľadom výsledkov takéhoto experimentu. Podiel buniek v dospelom embryu nie je rovnaký ako v embryu. A ak prasačie bunky prevládajú v pomere milión ku jednej, nie je to také strašidelné, ako keby to prevzali ľudské bunky. A narodí sa tvor, ktorý vyzerá skôr ako človek ako prasa, s ľudským mozgom, no s deformáciami spôsobenými okolnosťami experimentu. Aby lekári mohli zachraňovať ľudí, zdá sa, že potrebujú okrem iného presnejšiu definíciu človeka – a presnejšiu odpoveď na otázku, odkiaľ ľudia pochádzajú.
Obľúbenec žien George Clooney sa dožil 18 rokov šťastné roky s... prasaťom. Ani so psom či mačkou. Čo to znamená? Často môžete počuť, že ošípané, na rozdiel od všetkých stereotypov, sú veľmi čisté a inteligentné zvieratá. Tomu je však ťažko uveriť. Skúsme prísť na to, či sú diviaky naozaj také chytré a cool, alebo či je to všetko fikcia.
Ošípané sú skutočne inteligentné tvory a experimentálne sa to potvrdilo viac ako raz. Napríklad vedci z Pennsylvánie požiadali ošípané, aby si zahrali videohru, v ktorej museli pomocou joysticku zatlačiť loptičku do modrej oblasti. Predtým sa s touto úlohou mohli vyrovnať iba opice a psy, ktorých inteligencia sa považuje za rozvinutú. Ukazuje sa teda, že váš kebab v skutočnosti nie je o nič hlúpejší ako váš pes.
Všetko je to o povzbudení. Ošípané vytvárajú spojenie medzi činnosťou, ktorú vykonávajú, a pochúťkou, ktorú dostanú, keď úspešne dokončia úlohu. Vďaka schopnosti nadviazať vzťahy príčina-následok sú ošípané, podobne ako psy, veľmi dobre trénovateľné.
Čistota bravčového mäsa
Opil sa ako prasa
Experimenty na spájkovacích ošípaných sa skutočne vykonávali v ZSSR. Pomocou ošípaných sa vplyv etanolu na... Väčšinou cez tieto skúsenosti sa ukázalo, že zneužívanie alkoholu nevedie k ničomu dobrému. Ale ak zrazu nemáte s kým ísť do baru, môžete si so sebou vziať nejaké prasa.
Prasacia chrípka
Trpíme rovnakými chorobami ako ošípané. Známa prasacia chrípka dostala svoj názov práve preto, že zmutovaný vírus sa stal nebezpečným nielen pre ľudí, ale aj pre zvieratá. Na rozdiel od všeobecného presvedčenia však neboli zaznamenané prakticky žiadne prípady infekcie ošípanými. Tu sa podobnosti medzi prasatami a ľuďmi končia. Napriek tomu, že občas sa na internete dočítate úžasné veci. Napríklad o podobnosti našej DNA.
O „podobnosti“ ľudskej a prasacej DNA
Logika tu je takáto. Ak ideme transplantovať prasacie orgány ľuďom, tak sú nám takmer bližšie ako opice. Ale to, samozrejme, nie je pravda. Je to rovnaké, ako brať vážne, že DNA človeka a banánu sú na 50 % podobné.
DNA je molekula deoxyribonukleovej kyseliny, ktorá uchováva genetické údaje všetkých organizmov. DNA všetkých ľudí je veľmi podobná. Ale približne každý tisíci nukleotid je úplne jedinečný. Jedinou výnimkou sú jednovaječné dvojčatá, ktorých DNA je úplne identická. Takže práve preto, že existuje toľko nukleotidov, sme geneticky „podobní“ všetkým živým organizmom. Sme napríklad na 98 % identickí s opicami. Ale zdá sa, že sú takmer rovnaké. Rozdiely v DNA šimpanzov a bonobov sú vo všeobecnosti 0,2 %, ide však o úplne odlišné primáty s radikálne odlišným životným štýlom. Šimpanzy sú veľmi agresívne, no väčšinu problémov riešia bonobovia sexom.
V skutočnosti sú najbližšími príbuznými ošípaných hrochy a napodiv aj veľryby a dokonca aj myši a iné hlodavce sú v DNA bližšie k ľuďom ako ošípané, ale prečo potom netransplantovať ľuďom orgány od šimpanzov alebo goríl?
- Po prvé, veľkosť. Dospelé mini prasiatko váži asi 60 kilogramov, čo znamená, že jeho orgány sú veľkosťou dosť podobné ľudským.
- Po druhé, praktickosť. Chov primátov je oveľa náročnejší ako ošípané. Sú oveľa rozmarnejší.
- Po tretie. „ľudskosť“. Darcovské ošípané dlho a dôkladne kúzlili, aby ich orgány neodvrhol ľudský imunitný systém. Keď vezmeme do úvahy, že prasatá aj tak jeme, nie sú „cudzinci“, ale robiť niečo také s opicami akosi nie je pekné.
Ako vidíte, ošípané sú naozaj dobré aj na niečo viac ako len na kotletu, no niektoré ich prednosti, ako napríklad čistota, sú naozaj prehnané.
Transplantácia zvieracieho orgánu človeku nie je taká jednoduchá. Transplantovaný orgán musí zodpovedať veku, stavbe a hmotnosti príjemcu, vyžaduje sa genetická kompatibilita. Aj ľudský darca je vyberaný veľmi starostlivo, čo povieme na tvora iného druhu.
Ich podmienky však diktujú potreby lekárskej praxe. Bolo by logické predpokladať, že darcom orgánov bude človeku najbližší tvor – šimpanz, no transplantológovia obrátili svoju pozornosť na... prasa. Ľudia ďaleko od vedy sa dokonca ponáhľali spochybniť Darwinovu teóriu ako celok v tomto ohľade.
Xenotransplantácia: mýty a realita
Špekulácie o hromadnej transplantácii orgánov ošípaných ľuďom sú značne prehnané. Medicína sa dodnes neposunula za hranice transplantácie mechanicky funkčných tkanív – srdcových chlopní, chrupaviek a šliach. Pred transplantáciou sa tkanivá ošetria špeciálnymi chemikálie a ultrazvuk, aby sa zničili antigény a zabránilo sa odmietnutiu týchto tkanív telom príjemcu. Aj takéto transplantáty sa pri spracovaní veľmi ľahko poškodia, čím sa stanú neživotaschopnými, čo povieme na zložitejšie útvary – srdce, obličky či pečeň. Preto sa zatiaľ nehovorí o transplantácii celých prasacích orgánov ľuďom.
Určité nádeje sa vkladajú do vytvárania geneticky modifikovaných ošípaných. Ak sú prasačie bunky zmenou genómu nútené syntetizovať na svojom povrchu ľudské glykoproteíny, ľudský imunitný systém nebude vnímať takéto orgány ako niečo cudzie. Táto metóda je však stále v štádiu laboratórneho výskumu, pred hromadnou aplikáciou lekárska prax ešte ďaleko.
Výhody prasaťa ako darcu
Výber prasaťa ako možného darcu orgánov sa nevysvetľuje genetickou blízkosťou tohto zvieraťa k ľuďom. Geneticky najbližšie zviera je stále šimpanz. Počet týchto opíc na svete sa však meria v desiatkach tisíc, čo zjavne nestačí na masové použitie. Každý rok sa zabíjajú ošípané v miliónoch.
Pokiaľ ide o tkanivovú kompatibilitu, existujú zvieratá bližšie k ľuďom - myši, ale nesedia veľkosťou a ošípané sú v tomto smere celkom porovnateľné s ľuďmi.
Ľudia chovali ošípané už dlho, tieto zvieratá boli dobre študované. Je nepravdepodobné, že budú „predstavovať“ nejaké neznáme hrozné ochorenie, ktoré sa môže nakaziť počas transplantácie. Ošípané sa dobre rozmnožujú a rýchlo rastú a ich chov a údržba sú relatívne lacné.
To všetko robí prasatá radšej ako opice, ktorých použitie by premenilo transplantácie orgánov – už zďaleka nie lacné – na službu dostupnú len pre miliardárov.
Úspechy modernej genomiky niekedy vedú k paradoxným záverom: každé zviera, vrátane plochých červov a modrých slimákov, si môže nárokovať príbuznosť s homo sapiens. Autor: najmenej v oboch možno nájsť niekoľko desiatok rovnakých génov. Ale jeden z našich najbližších príbuzných, bez ohľadu na to, ako urážlivé to môže znieť pre niekoho, je určite prasa.
Posúďte sami: obsah hemoglobínu a bielkovín v krvi, veľkosť červených krviniek a krvná skupina sú u ľudí a prasníc takmer rovnaké; prasatá sú rovnako ako ľudia všežravce a ich trávenie (teda naše) prebieha podobne. Koža je takmer ako naša: prasa sa môže dokonca opaľovať. Rovnaké znaky sú v štruktúre zubov, očí, pečene, obličiek. Srdce prasaťa váži 320 g, ľudské - 300 g, hmotnosť pľúc je 800 a 790 g, obličky - 260 a 280 g, pečeň - 1600 a 1800 g. Okrem toho sú choroby novonarodených prasiatok približne rovnaké ako u dojčiat. Podľa Ústavu molekulárnej biológie Ruskej akadémie vied je štruktúra molekúl rastového hormónu ošípaných a ľudského rastového hormónu na 70 % identická.
„Vedcom z izraelského Weissmanovho inštitútu sa nedávno podarilo extrahovať malý počet špeciálne vybraných buniek zo sedem až osemtýždňového ľudského embrya a transplantovať ich do embrya 4-týždňového prasiatka,“ hovorí doktor biologických vied. Profesor, hlavný vedecký pracovník Ruskej akadémie vied Alexander Dubrov. – Bunky sa začali vyvíjať a vytvorili plne funkčný orgán – obličky. Blízka podobnosť medzi ľudskými a prasacími bunkami umožňuje vedcom pestovať z tkaniva prasaťa orgány, ktoré by boli vhodné pre ľudí. Zároveň odpadá taký dôležitý problém, akým je odmietnutie transplantovaného orgánu.“
A vedci zistili, že ošípané sú v mnohých ohľadoch oveľa „bližšie“ ľuďom ako zdanlivo podobnejšie primáty. Ich orgány sú podobné ľudským nielen veľkosťou a fyziológiou, ale aj antigénnym zložením – to znamená, že sú menej náchylné na odmietnutie z ľudského tela ako iné.
Práve tieto skutočnosti podnietili výskumníkov k experimentom s xenotransplantáciou – transplantáciou orgánov ošípaných ťažko chorým ľuďom. Faktom je, že je katastrofálny nedostatok ľudských orgánov na transplantáciu: vo všetkých, dokonca aj v tých najrozvinutejších krajinách, sú státisíce ľudí na „čakacích zoznamoch“, z ktorých mnohí sa nikdy nedožijú operácie na záchranu života. .
A ich orgány neboli v ľudskom tele odmietnuté?
Boli odmietnuté, ale rovnakým spôsobom ako pri transplantácii od ľudského darcu. Neexistujú presné údaje, ale súdiac podľa publikácií, už bolo vykonaných niekoľko takýchto transplantácií, niektoré z nich boli úspešné.
Je možné vziať gény človeku, transplantovať ich do prasaťa a vychovať individuálneho darcu?
V zásade je to možné. Je tu však jedna zvláštnosť. Ak je možné nahradiť druhovo špecifické histokompatibilné proteíny, tak individuálne špecifické (čím sa každý človek líši nielen od iného druhu – prasaťa, ale aj od iného človeka) je neskutočne ťažké. V tele je ich toľko, že moderná veda táto úloha je stále náročná. O čase ani nehovorím, keďže pacient, ktorý potrebuje transplantáciu, nemôže dlho čakať. Preto teraz pripravujú originálne odbery orgánov – tak ako pre bežnú banku darcovských orgánov.
Čo ak jednoducho pestujeme ľudské orgány v tele prasaťa?
Hlavnou námietkou sú infekcie prítomné v tele ošípaných. Je až príliš reálne nebezpečenstvo, že masívny prenos materiálu obsahujúceho vírusy daného organizmu do ľudského systému povedie k ich adaptácii a vzniku úplne nových patogénov schopných zničiť milióny ľudí. Nie je to tak dávno, čo Austrálčania vykonali dosť alarmujúci experiment. Myší rastový hormón bol zavedený do vírusu myších kiahní s cieľom získať prostriedky na zníženie počtu týchto hlodavcov. Ale výsledkom bol patogén, ktorý zničil všetky myši, vrátane imunizovaných. To znamená, že pred ním nebola žiadna ochrana a vznikol strach: ak opustí laboratórium, vyvinie sa v tele zvierat a dostane sa do ľudí, objaví sa vírus, ktorý spôsobí okamžitú 100% úmrtnosť! Pravdepodobnosť, že takéto presuny môžu viesť k veľmi vážnym následkom, je dnes a experimentálne potvrdená. Ak sa ľudský orgán pestuje v tele prasaťa, bude to ešte horšie, keďže v cudzom tele dostane spolu s krvou celý súbor vírusov, ktoré sa človeku čiastočne prispôsobia a dokážu účinne odolávať jeho imunitnému systému. Toto je hlavný argument proti transplantácii orgánov ošípaných.
Navyše pri prenose genetického materiálu vzniklo množstvo neštandardných psychických problémov, ktoré nemajú riešenie. Napríklad, koľko ľudských génov je potrebné preniesť do prasaťa, aby ho bolo možné klasifikovať ako človeka podľa druhu? Zvyčajne hovoria: "Aj tak nebude rozumná." Ale inteligencia nie je špecifická vlastnosť človeka. Sú ťažko chorí ľudia, ktorých možno len ťažko nazvať rozumnými – napriek tomu sú to ľudia. Až donedávna bol tento problém úplne abstraktný, pretože jadrá ľudí a zvierat „zrastené“ boli nestabilné a veľmi rýchlo sa rozpadli.
Pred niekoľkými rokmi sa však uskutočnil nezvyčajný experiment, ktorý sa nikto iný nepokúsil zopakovať. Vzali prasnicu, v ktorej lone sa vyvíjali prasiatka, a do embryí zaviedli bielu ľudskú krv (červená krv neobsahuje jadrá, čiže bez dedičnej informácie). Narodili sa prasiatka. Odobratím krvi im vedci našli bunky obsahujúce veľké časti ľudských a prasacích chromozómov. Keďže takýchto buniek bolo veľmi málo, neovplyvnilo to vzhľad prasiatok. Pre vedcov bolo neočakávané, že tieto bunky sa nielen objavili, ale ukázali sa aj ako stabilné: zostali v tele ešte dlho po narodení (všetky predchádzajúce pokusy skončili jednoduchým rozpadom výslednej bunky). Takto sa po prvý raz získal stabilný kombinovaný genóm „človek-prasa“! Podľa hrubých odhadov obsahovala až tretinu ľudského materiálu!
Myslím si, že autori práce po zabití prasiatok našli takéto bunky nielen v krvi, ale aj v iných tkanivách (hoci v publikovanom článku takéto údaje nie sú). Ak vezmete takúto bunku, naklonujete a pestujete zviera, jeho genóm bude z dvoch tretín prasa a z jednej tretiny človek. Prirodzene, nikto by si to nedovolil urobiť ani na úrovni prvých divízií – ani len pre istotu, či proces v zásade prebehne. Ale nedá sa povedať, čo sa vlastne robí, súdiac len podľa publikovaných prác.
...Vedci skutočne aktívne experimentujú s tkanivami a bunkami ošípaných. Takto sa objavilo prasa so svietiacim ňufákom a o niečo neskôr - úplne svietiace prasa. Ukázalo sa, že dosiahnutie zázraku nie je také ťažké: stačilo vložiť gén medúzy do genómu ošípanej, ktorý kóduje produkciu zodpovedajúceho proteínu. Je jasné, že z takýchto živých tvorov neexistuje žiadny osobitný úžitok, okrem toho, že vyvolávajú pozitívne emócie. Vedci sa v určitom štádiu stretli s vážnym problémom: pri štúdiu génu je často veľmi ťažké vysledovať jeho fungovanie, pretože je takmer nemožné si to všimnúť. Preto vznikla potreba špeciálnych markerov, ktoré „zvýraznia“ gén bez akéhokoľvek poškodenia bunky.
Izraelskí vedci tvrdia, že embryá ošípaných sa môžu stať cenným zdrojom darcovského tkaniva – ale iba ak sú v určitom štádiu vývoja. Existujú štúdie, ktoré dokazujú, že nervové bunky odobraté z embrya prasaťa dokážu ochrnutého človeka postaviť na nohy (samozrejme, nie pri všetkých chorobách). Avšak dospelé „prasa“ môže dobre slúžiť ako liek. Známe sú teda prípady výroby kontaktných šošoviek z bravčového kolagénu, pričom sa na pestovanie umelých pŕs používajú vyčistené bunky chrupavky z uší ošípaných – namiesto tých, ktoré sa odstránili pri operácii rakoviny prsníka.
Vedci z University of Pittsburgh vytvorili prasa, ktoré produkuje látky prospešné pre srdce, nazývané omega-3 mastné kyseliny. Kanadskí a americkí vedci navrhujú transplantáciu buniek produkujúcich inzulín z dojčiacich prasiatok, hovoria, že to pomôže vyriešiť problém cukrovky 1. typu. A ukrajinskí vedci z Ternopilu lekárska akadémia ich. I. Gorbačovskij navrhol vlastnú metódu využitia xenoimplantátov z bravčovej kože na liečbu popálenín. Sušená a špeciálne konzervovaná bravčová koža sa prikladá na ranu na dva až tri dni. Počas tejto doby má telo čas prispôsobiť sa zraneniu a potom je možné ranu uzavrieť tenkými chlopňami kože pacienta odobratými z iných častí tela.
- Ktoré objavy a úspechy v oblasti evolučnej genetiky človeka považujete za najdôležitejšie za posledných 10 rokov? 20 rokov? 50 rokov?
V evolučnej genetike ľudí aj iných druhov priniesla analýza DNA najdôležitejšie výsledky – priniesla významné zmeny v predstavách o evolučnom strome. Pre ľudí táto analýza dokázala, že všetko moderných ľudí pochádzajú z jedinej skupiny predkov, ktorá žila v Afrike.
Dôležité: migračné trasy nakreslené na základe analýzy DNA moderných populácií neprechádzajú cez hory a rieky, ale cez populácie (ktoré tam teraz žijú, ale ich predkovia mohli predtým žiť na inom mieste). Na prepojenie migračných trás s geografickými prvkami sú potrebné staré údaje o DNA.
IN rôzne zdroje môžete vidieť rôzne čísla charakterizujúce podobnosť genómu človeka a šimpanza - 98,5% alebo napríklad 94%.Čo určuje toto rozšírenie čísel a čo je správnejšie?
Rozsah čísel závisí od toho, aký typ rozdielov medzi genómami sa používa. Nukleotidové „texty“ sa môžu líšiť v zámenách jednotlivých písmen (tzv. jednonukleotidové polymorfizmy, anglická skratka SNP, Single Nusleotide Polymorphism), počtom opakujúcich sa fragmentov (CNV, Copy Number Variation), usporiadaním či orientáciou veľkých fragmentov. zmenené (tieto zmeny sú už dlho známe ako zmeny polohy chromozómových fragmentov).
Genómy sa môžu líšiť v prítomnosti inzercií alebo straty fragmentov rôznych veľkostí. Navyše, ľudia majú dva chromozómy opíc spojené do jedného, takže máme 46 chromozómov, zatiaľ čo šimpanzy majú 48.
Je ťažké uviesť všetky tieto rôzne reštrukturalizácie jedným číslom, preto sa čísla líšia v závislosti od toho, čo sa presne zohľadnilo. Ale keď sa vezme do úvahy akýkoľvek typ rozdielu, obraz podobnosti medzi druhmi je rovnaký – človeku je najbližšie šimpanz, potom gorila, potom orangutan atď.
Týchto pár percent, ktoré odlišujú ľudský genóm od genómu šimpanza – aký je ich „fyzikálny význam“? Aké sú tieto gény, aké sú ich funkcie?
Pri porovnávaní genómov ľudí a šimpanzov boli identifikované mutácie, ktoré „nás urobili ľuďmi“. Sú to tie mutácie, ktoré sa objavili v ľudskej línii a viedli k dôležitým zmenám v biochemických procesoch, tvare tela alebo zmenili načasovanie dozrievania určitých systémov.
Takýto „fyzický význam“ má však veľmi malú časť rozdielov. Rozdiely sú spôsobené najmä náhodným hromadením „neutrálnych“ mutácií, ktoré sa nijako neprejavujú vo vzhľade ani biochemických vlastnostiach ich majiteľov.
Niektoré „sémantické“ rozdiely sú spojené s akumuláciou adaptívnych mutácií, pričom niektoré mutácie sú v genóme šimpanzov a iné v ľudskom genóme. Medzi známe zmeny patria mutácie, ktoré inaktivujú niektoré gény, ktoré sú pre človeka „nepotrebné“. Napríklad inaktivácia keratínového génu, proteínu, ktorý tvorí vlasy, je spojená s absenciou vlasov na ľudskom tele. Inaktivácia génov čuchových receptorov u ľudí je spojená so znížením úlohy čuchu pre prežitie. Dôležitou zmenou je inaktivácia génu jedného z proteínov, ktorý je súčasťou žuvacích svalov. Oslabenie silných žuvacích svalov pripojených k kostiam lebky umožnilo ich „oslobodiť“ od funkcií rámu pre tieto svaly a zväčšiť veľkosť lebky, a teda aj veľkosť mozgu.
Obzvlášť zaujímavé sú mutácie v génoch spojených s veľkosťou a funkciou mozgu. Ľudskí predkovia nahromadili mutácie v génoch, ktoré riadia veľkosť mozgu, a vybrali tie, ktoré viedli k zvýšeniu veľkosti mozgu.
Dôležitou triedou mutácií, ktorá odlišuje človeka od iných primátov, sú zmeny v génoch regulačných proteínov. Tieto proteíny regulujú prácu celých skupín iných génov a zmena jedného takého proteínu vedie k významným zmenám v práci génových súborov. Zmenou týchto bielkovín je možné prostredníctvom malého počtu mutácií dosiahnuť výrazné zmeny v štruktúre a funkciách rôznych orgánov.
Rozdiely medzi genómami ľudí a primátov už boli „vynájdené“, ale význam týchto rozdielov je stále jasný len pre malú časť mutácií.
Ako vnímate návrhy niektorých výskumníkov na základe genetických údajov zaradiť šimpanzy a gorily do rodu Homo?
Pozitívne. Formálne, na úrovni DNA, sa my a naši bratia primáti líšia menej ako dva druhy potkanov. Aj keď vzhľadom a životným štýlom sa líšime oveľa viac.
Toto je pravdepodobne naivná otázka, ale bude možné v dohľadnej budúcnosti „urobiť človeka z opice“ pomocou genetického inžinierstva? Aké ťažkosti stoja pri riešení takéhoto problému?
Za čo? už existujeme - príroda to už urobila. Myslím si, že je neetické robiť továreň na výrobu niečoho z napoly ľudí, napoly opíc (z mikroorganizmov alebo z tkanivových kultúr je možné získať rôzne veci). užitočný materiál), a filozofické problémy sa týmto spôsobom riešiť nedajú. Je lepšie chrániť prirodzené populácie našich príbuzných.
Ďalšia otázka z oblasti sci-fi: je možné v dohľadnej dobe vyriešiť taký problém, akým je klonovanie neandertálca?
Klonovanie z existujúcich fragmentov DNA je nemožné – sú veľmi krátke, nedajú sa zošiť do jedného celku. Syntéza DNA založená na informáciách získaných o sekvencii neandertálskeho genómu je stále sotva možná. Pri určovaní nukleotidovej sekvencie starovekej DNA existuje vysoká pravdepodobnosť chybného „čítania“ v dôsledku skutočnosti, že v priebehu tisícok rokov sa v DNA hromadia chemické modifikácie, ktoré možno zameniť za skutočné mutácie. Okrem toho sa DNA syntetizuje in vitro vo fragmentoch s veľkosťou niekoľko tisíc nukleotidov. Chyby sa vyskytujú aj pri zostavovaní týchto fragmentov. V dôsledku toho bude počet chýb taký veľký, že systém nebude životaschopný. Stále však zostáva fáza zavádzania DNA do bunky. A sú tu aj ďalšie technické ťažkosti – napríklad, aká úroveň metylácie DNA by mala byť nastavená.
Metylácia DNA je metóda chemickej modifikácie určitých nukleotidov (pripojenie metylovej skupiny špeciálnymi enzýmami). Metylácia môže ovplyvniť aktivitu génu, rozpoznávanie DNA enzýmami (napríklad reštrikčné enzýmy, ktoré v závislosti od prítomnosti alebo neprítomnosti metylovej skupiny štiepia alebo nestrihajú určité sekvencie) a iné.
Viac o výzvach spojených so štúdiom starovekej DNA si môžete prečítať v tomto článku.
Bohužiaľ, ruský internet je preplnený rôzne druhy dezinformácie (napr. pravidelne musíte riešiť chýry o tom, že geneticky najbližší človeku nie je šimpanz, ale prasa...). Aké sú najčastejšie mýty a mylné predstavy o ľudskej genetike?
O prasatách je známy mýtus. Inzulín sa získaval z ošípaných, keďže niektoré bielkoviny, ktoré máme s ošípanými, sú naozaj podobné. A ostatné bielkoviny sú viac podobné iným živočíšnym druhom. Najviac podobností – opakujem – je so šimpanzmi. O prasati sa však vie viac – tak kolujú staré informácie.
Najčastejšie sa mylné predstavy spájajú s úplnou negramotnosťou, s tým, že mnohí nepoznajú ani povinný školský kurz genetiky.
Tu je príklad – recenzia na našu prednášku o dedičnosti krvných skupín. Keby si negramotný otecko prečítal stránku školskej učebnice o dominantných a recesívnych črtách, nemuselo dôjsť k životnej tragédii:
"Materiál je nielen zaujímavý, ale aj zrozumiteľný aj pre žiaka základnej školy. Táto téma ma zaujíma už od otca (ktorý je rovnako ako moja mama Rh pozitívny a ja, žiaľ, negatívny) povedal mi, že preto nie som jeho dcéra, obvinil moju matku zo všetkých smrteľných hriechov a opustil nás. Takže, drahý otec, hlboko sa mýliš. Mýliš sa!!! "(Zo stránky http://www. bio.fizteh.ru/student/files/biology/biolections/lection03.html)
