Az emberi szervek átültetésére szolgáló géntechnológiával módosított sertések előállítására szakosodott EGenesis bejelentette, hogy több szerkesztett állat születik. Elvesztettek három gént, kilenc megszerződtek, és 25 vírust is elvesztettek, amelyek szaporodnak a genomban. Ugyanakkor a sertések teljesen egészségesek és termékenyek, sejtjeik nem okoznak agressziót az emberi immunrendszer összetevőiben. Az átültetések humán klinikai vizsgálatait az elkövetkező években tervezik. A munka előzetes nyomtatványát közzéteszik a bioRxiv portálon.
Az emberi szervátültetésnek három akadálya van. Az első a fiziológiai összeegyeztethetőség: a szerv méretének, szerkezetének és működésének megfelelőnek kell lennie. Ebben az értelemben egy kényelmes tárgy egy disznó, amelynek sok szerve - például a szív vagy a vesék - nem különbözik jelentősen az emberi szervektől.
A második akadály az immunhiány. Az emberi test óvatosan reagál minden ismeretlen molekulára, de néhányuk - például az idegen sejtek felületén levő cukrok - különösen erős agressziót okoznak.
Végül, a harmadik a vírusok, amelyeket az egyes szervezetek hordoznak genomjában. Nem a járványokat okozó aktív vírusokról beszélünk, hanem az endogén vírusokról, azaz azokról, amelyek nem pusztítják el a sejtet, hanem csak a sejtmagjában szaporodnak. De ha a sejt valamilyen módon továbbra is ellenőrzése alatt tartja a saját vírusát, akkor ha az idegen sejtek új vírusokkal fertőzik meg, akkor valószínűleg nem lesz képes megbirkózni a szaporodásuk következményeivel.
Annak érdekében, hogy a sertés szerv az emberekkel kompatibilis legyen, figyelembe véve ezeket a követelményeket, több gént egyszerre kell megváltoztatni. Eleinte megpróbálták ezt elérni génkiütések útján, és egy több kiütéses sertés szíve egész három éven át a pávián testében tartózkodott.
De 2015-ben az amerikai genetikus George Church és a kínai biológus, Luhan Yang alapította az eGenesist, egy olyan társaságot, amelynek célja az volt, hogy egyszerre több gén által módosított sertéseket hozzon létre. Egy idő után a templom vezette tudósok beszámoltak arról, hogy képesek voltak teljesen megtisztítani a sertéssejteket az endogén retrovírusoktól. Most Church és Jan megtette a következő lépést: mind vírusmentes, mind immunológiailag kompatibilis állatok létrehozására.
Ehhez az eGenesis kutatóinak többlépcsős protokollt kellett kidolgozniuk. Először egy rendes sertés füléből vették a fibroblasztok tenyészetét. Az elektroporáció segítségével a CRISPR / Cas9 rendszer molekuláit behozták bennük, hogy kivonjanak a DNS-ből három gént, amelyek az emberi testben a legerősebb kilökődést okozzák. Ugyanakkor egy kilenc új, már humán gént tartalmazó plazmidot vezettek be a sejtekbe, amelyek felelõsek az immunválasz és a vér koagulációs folyamatok elnyomásáért. Így a kapott sejtek nemcsak immun agressziót okozhatnak, hanem elnyomják is.
Miután megerősítették, hogy a szerkesztés sikeres volt, a tudósok eltávolították a fibroblast sejteket és behelyezték őket nukleáris mentes tojásokba - ez egy régóta alkalmazott klónozási módszer. Az embriók a tojásokból fejlődtek ki, amelyeket helyettesítő anyákba ültettek, akik az első generációs malacok szültek. Ezek a sertések továbbra is vírusokat hordoztak, de kiderült, hogy immunológiailag összeegyeztethetőek-e az emberekkel.
Promóciós videó:
A tudósok ismét elkülönítették a fibroblasztok kultúráját a testükből és elvégezték a szerkesztés következő szakaszát: ismét elektroporációval a CRISPR / Cas9 rendszert vezettek a sejtekbe, amelyek megtámadták a fordított transzkriptáz gént, egy kulcsfontosságú enzimet, amellyel az endogén vírusok szaporodnak a genomban. Ezután a sejtmagokat is izoláltuk, az oociták belsejébe helyeztük, és második generációs malacot kaptunk. A sertések így három gént veszítettek, kilencre tettek szert, és huszonöt aktív módon szaporodó vírust veszítettek el.
A kutatók ellenőrizték, hogy a szerkesztett sertések genetikailag stabilak voltak. Sejtjeikben a kilenc emberi gén közül nyolc expresszálódott, és az immunhiányt okozó gének "néma" voltak. A tudósok megvizsgálták az állati genomot a nem célzott szerkesztés nyomaira, és több CRISPR / Cas9 „hiányt” találtak, ám ezek nem befolyásolták a DNS fehérjét kódoló régióit.
Maguk az állatok fiziológiailag egészségesek és termékenyek voltak. Annak ellenére, hogy beavatkoztak immunitásukba és a vérrögképző rendszerükbe, vérképük normális határokon belül volt. A tudósok azt sem találták, hogy a szerkesztés nem befolyásolja a sertések szívét, máját és veséit.
Végül a kutatók megvizsgálták, hogy a genetikailag módosított sertések megszerezték-e az átültetéshez szükséges tulajdonságokat. Először izoláltak egy sejttenyészetet a sertések érfalából és humán immunglobulinnal kezelték: 90% -kal kevesebb kötődnek a módosított sejtekhez, mint a normál sejtek. Ezután ezeket a sejteket humán komplementfehérjék reagáltak - idegen sejtek jelenlétére még korábban reagálnak, mint az immunglobulinok -, de a komplement rendszert nem gyakrabban aktiválják, mint a saját, humán sejtjeiknél.
Így a tudósoknak sikerült olyan állatokat létrehozni, amelyek sejtjei nem okozzák az emberi immunitás azonnali agresszióját. Annak ellenére, hogy az immunrendszer később képes reagálni az idegen sejtekre, felismerve rajtuk a ritkabb fehérjéket, ez immunszuppresszánsok segítségével kezelhető. A szerkesztés viszont lehetővé teszi az akut kilökődés elkerülését, és időt nyerhet arra, hogy a szerv a test belsejében gyökerezzen. A Science-lel készített interjúban Yang tisztázta, hogy a társaság 2020-ban a preklinikai tesztelésre összpontosít, de arra számít, hogy az elkövetkezendő öt évben humán kutatásokra fog állni.
Szerző: Polina Loseva
