Fyrsta rannsóknin til að sýna fram á þróun millitegunda chimera sem ný uppspretta líffæra fyrir transplants
Í rannsókn sem birt var í Cell1, chimeras – kennd við goðsagnakennda ljón-geit-ormskrímslið – eru gerðar í fyrsta skipti með því að sameina efni úr mönnum og dýrum. The mannafrumur hægt að sjá með góðum árangri vaxa inni í svíni eftir að stofnfrumur úr mönnum (sem geta þróast í hvaða vef sem er) eru sprautaðar inn í svínsfóstrið með háþróaðri stofnfrumutækni.
Þessi rannsókn undir forystu prófessors Juan Carlos Izpisua Belmonte við Salk Institute for Biological Studies í Kaliforníu er gríðarleg bylting og brautryðjandi starf við að skilja og átta sig á möguleikum millitegunda kímerur og veitir áður óþekkta getu til að rannsaka snemma þroska fósturvísa og líffæri myndun.
Hvernig þróast manna-svín kímir?
Hins vegar lýsa höfundar þessu ferli sem frekar óhagkvæmt með lágt árangurshlutfall, aðeins ~9 prósent, en þeir sáu líka að frumur úr mönnum sáust virka með góðum árangri þegar þær eru hluti af svín-hömlu. Lágt árangurshlutfall er aðallega rakið til þróunarbils milli manna og svína og einnig voru engar vísbendingar um að frumur úr mönnum væru að aðlagast ótímabært form heilavefs. Lágt árangurshlutfall án þess að standa, mælingar sýna að milljarðar frumna í chimera fósturvísinum myndu enn hafa milljónir manna frumur. Prófun á þessum frumum ein og sér (jafnvel 0.1% til 1%) væri vissulega þýðingarmikið í stærra samhengi til að ná langtímaskilningi á tegundahimnu.
Tengd chimera rannsókn var einnig birt um svipað leyti í Nature undir forystu Hiromitsu Nakauchi við Stanford Institute for Stem Cell Biology and Regenerative Medicine sem greinir frá virkum hólmum í rottu-mús chimeras2.
Siðferðileg umræða í kringum chimera, hversu langt getum við gengið?
Hins vegar eru rannsóknir sem tengjast þróun á milli tegunda kirsuberja einnig umdeilanlegar og vekur áhyggjur af því að hve miklu leyti slíkar rannsóknir er hægt að gera og eru lagalega og félagslega ásættanlegar. Þetta felur í sér siðferðilega ábyrgð og lagalega ákvarðanatöku og vekur einnig nokkrar spurningar.
Ef við tökum tillit til allra siðferðilegra sjónarmiða er óvíst hvort a manna-dýrahimnu getur alltaf fæðst. Verður það siðferðilegt ef það er fæddur en ekki leyfður kyn með því að gera það dauðhreinsað? Einnig er spurning hversu mikið hlutfall heilafrumna manna getur verið hluti af chimera. Gæti kímurinn hugsanlega fallið inn á eitthvað óþægilegt grátt svæði sem viðfangsefni á milli dýra- og mannarannsókna. Vísindamenn vita ekki mikið um sína eigin tegund vegna margra hindrana fyrir rannsóknir á mönnum. Þessar hindranir fela í sér engan stuðning við rannsóknir á fósturvísum, bann við hvers kyns klínískum rannsóknum sem tengjast sæðisfrumum (frumur sem verða að sæði eða eggjum) erfðabreytingum og takmarkanir á líffræðilegum þroskarannsóknum manna.
Vísindamenn verða eflaust að takast á við þessar spurningar á viðeigandi tíma frekar en að forðast þær. Slík viðleitni mun leggja grunn og stuðla að frekari rannsóknum sem eru siðferðilega traustar og veita dýpri innsýn í „að vera manneskja“.
Höfundarnir segja afdráttarlaust að markmið þeirra sé fyrst og fremst að skilja hvernig frumur tveggja mismunandi tegunda (svín og manna hér) blandast saman, aðgreina sig og samþættast og að þeir hafi greint mann-svínhimnu á mjög snemma þroskastigi.
Margar áskoranir en gríðarleg von um framtíðina
Þessi rannsókn er spennandi þrátt fyrir að vera siðferðilega krefjandi og markar fyrsta skrefið í átt að því að búa til ígræðanleg líffæri úr mönnum með því að nota stór dýr (svín, kýr o.s.frv.) líffæri stærð og lífeðlisfræði er mjög nálægt og svipuð mönnum. Hins vegar, ef við skoðum yfirstandandi rannsókn, er magn ónæmishöfnunar mjög hátt þegar við tölum. Framlög svíns (frumur úr svíni) inn í hvert líffæri sem vex í kímhimnunni er afar stór áskorun fyrir allar hugsanir um árangursríka líffæraígræðslu í menn.
Engu að síður er hin raunverulega framtíðarvon hér að geta átt a ný uppspretta líffæra fyrir ígræðslu hjá mönnum með því að nota stofnfrumu- og genabreytingartækni. Þetta er mikilvægt og þörf klukkutímans, í ljósi gífurlegrar ígræðsluþörf meðal sjúklinga, sem margir hverjir deyja á biðlista (sérstaklega vegna nýrna- og lifrarþörf) og einnig mikils skorts á nógu mörgum gjöfum.
Höfundar fullyrða að þessi rannsókn muni einnig hafa áhrif á önnur skyld rannsóknarsvið. Áframhaldandi þróun chimera með hlutfallslega meiri vefjum úr mönnum hefur áhrif og gagnsemi við að rannsaka upphaf sjúkdóma í mönnum og til að skima lyf fyrir rannsóknir á þátttakendum í mönnum fyrir utan að skilja muninn á tegundunum. Í þessari rannsókn var tæknin ekki notuð fyrir kirsuber úr mönnum, en fræðilega séð væri hægt að móta viðbótaraðferðafræði í framtíðinni við að reyna að nota kímer til að búa til mannslíffæri til ígræðslu. Meiri vinna á þessu sviði mun veita innsýn í mögulegan árangur og takmarkanir þessarar tækni þegar hún er notuð til að þróa chimera.
Þetta er fyrsta og mikilvæga rannsóknin á þróun kímera manna og dýra og ryður brautina til að efla skilning vísindasamfélagsins á sköpun og þróunarleiðum frumna í dýra umhverfi.
***
Heimildir)
1. Wu J o.fl. 2018. Interspecies Chimerism with Mammalian Pluripotent Stem Cells. Cell. 168 (3). https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.12.036
2. Yamaguchi T o.fl. 2018. Líffæramyndun milli tegunda býr til samgenga starfhæfa hólma. Náttúran. 542. https://doi.org/10.1038/nature21070
