Pastangos išauginti organus naminių gyvulių organizmuose kelia etinių problemų, nes žmogaus ląstelės įterpiamos į gyvūno embrionus, o tai savo ruožtu gali panaikinti ribą tarp šių rūšių.
Praėjusį rugsėjį peržiūrėdami ankstesnę politiką, Nacionaliniai sveikatos institutai (NSI) paskelbė neremsiantys studijų, per kurias kuriamos tokios „žmogaus ir gyvūno chimeros“, kol nebus kruopščiau išanalizuotos mokslinės ir socialinės pasekmės.
Savo pranešime agentūra nurodė nerimaujanti, kad gali pakisti gyvūnų „kognityvinė būklė“, jeigu į juos pateks žmogaus smegenų ląstelės, svetainėje technologyreview.com rašo Antonio Regalado.
NSI ėmėsi veiksmų, kai sužinojo, kad mokslininkai pradėjo tokius eksperimentus, gavę finansavimą iš kitų šaltinių, įskaitant valstybinę Kalifornijos kamieninių ląstelių agentūrą. Žmonių ir gyvūnų hibridai kuriami suleidžiant žmogaus kamieninių ląstelių į kelių dienų gyvūnų embrionus, kurie toliau vystosi patelių gimdose.
Remdamasis interviu su trimis komandomis (dvi iš jų dirba Kalifornijoje, o viena – Minesotoje), leidinys „MIT Technology Review“ paskaičiavo, kad per pastaruosius 12 mėnesių Jungtinėse Valstijose buvo pradėta 20 kiaulės – žmogaus arba avies – žmogaus chimerų. Tačiau nė vienas mokslinis leidinys šių tyrimų dar neaprašė ir nė vienas gyvūnas jauniklių taip ir neatsivedė.
Tyrimų mastai iš dalies buvo atskleisti skaidrėse, kurios lapkričio mėnesį buvo parodytos NSI universitete Merilande pačios agentūros reikalavimu. Vienas tyrinėtojas, Juanas Carlosas Izpisua Belmonte iš Salko universiteto, pristatė niekur neskelbtus duomenis apie daugiau kaip dešimt kiaulės embrionų su žmogaus ląstelėmis. Kitas mokslininkas iš Minesotos universiteto parodė fotografijas su 62 dienų kiaulės vaisiumi, kuriam žmogaus ląstelės ištaisė vieną įgimtą akies defektą.
Šie eksperimentai naudoja pačias naujausias technologijas, įskaitant naujausius pasiekimus kamieninių ląstelių biologijos srityje ir genų modifikavimo technikas. Dabar mokslininkai, modifikuodami genus, gali lengvai pakeisti kiaulės ar avies embrionų DNR taip, kad juose genetiškai nesiformuotų vienas ar kitas audinys. Tuomet pridėdami žmogaus kamieninių ląstelių jie tikisi, kad pastarosios suformuos trūkstamą organą. Jei toks organas išaugtų, jis galėtų būti išimtas ir panaudotas transplantacijos operacijai.
„Galime padaryti, kad gyvūnas neturėtų širdies. Esame sukūrę kiaules, kurios neturėjo griaučių raumenų ir kraujagyslių“, - teigė kardiologas Danielis Garry, vadovaujantis chimerų projektui Minesotos universitete. Nors tokios kiaulės neišgyventų, jos gali tinkamai vystytis, jei pridedamos kelios ląstelės iš normalių kiaulės embrionų. D. Garry teigia tokiu būdu modifikavęs dvi kiaules.
Neseniai jis laimėjo 1,4 mln. dolerių stipendiją iš JAV kariuomenės, kuri remia kai kuriuos biomedicininius tyrimus. Už šias lėšas jis mėgins išauginti kiaulės kūne žmogaus širdį.
Kadangi tokios chimeros gali tapti šaltiniu organų transplantacijos laukiantiems pacientams, mokslininkai, tarp jų ir D. Garry, yra pasiryžę nepaisyti NSI pozicijos ir toliau tęsti savo tyrimus. Lapkričio mėnesį D. Garry buvo vienas iš 11 mokslininkų, paskelbusių laišką, kuriame kritikavo agentūrą, sukėlusią „grėsmę pažangai“ ir „metusiai negatyvumo šešėlį“ jų darbui.
Būgštaujama, kad gyvūnai gali tapti pernelyg žmogiški, pavyzdžiui, turėti žmogaus reprodukcinių ląstelių, žmogaus plaukų plotelių ar tiesiog didesnį intelektą. „Mes nesame priartėję prie „Daktaro Moro salos“, bet mokslas sparčiai žengia į priekį, - lapkričio mėnesį per agentūros suvažiavimą sakė NSI etikos specialistas Davidas Resnikas. – „Žmones labai sutrikdytų besivaidenanti protinga pelė, kuri įstrigusi kažkur laboratorijoje spiegtų: „Noriu iš čia ištrūkti!“.
Galimybės, kad gyvūnas įgautų žmogaus sąmonę, veikiausiai yra labai menkos: jų smegenys yra pernelyg skirtingos ir gerokai per mažos. Netgi tai turint galvoje, mokslininkai, dirbantys su naminių gyvulių chimeromis, nusprendė apsidrausti ir kol kas neleido gimti nė vienam jaunikliui. Tačiau jie renka gyvulių vaisius, kad gautų pirminės informacijos, kiek išplito žmogaus ląstelės gyvūno kūne.
Kamieninių ląstelių biologas Hiromitsu Nakauchi iš Stanfordo universiteto kurti avies ir žmogaus chimeras pradėjo šiais metais. Jo teigimu, kol kas žmogaus ląstelių indėlis gyvūno organizme yra palyginus mažas. „Jei žmogaus ląstelių įtakos mastas siekia vos 0,5 proc., mažai tikėtina, kad gims mąstančios kiaulės ar ant dviejų kojų stovinčios avys, - teigė jis. – Tačiau jei įtaka siektų 40 proc. tuomet reikėtų kažką daryti“.
Moksliniams tyrimams jau naudojamos žmonių ir gyvūnų chimeros, įskaitant „sužmogintas“ peles, kurios pasižymi žmogaus imunine sistema. Tokie gyvūnai gaunami gimusiai pelei transplantavus žmogaus vaisiaus kepenų ar užkrūčio liaukos gabaliukus.
Naujoji tyrimų kryptis žengia toliau, nes žmogaus ląstelės perkeliamos į gyvūno embrioną labai ankstyvoje stadijoje, kai mėgintuvėlyje tą embrioną sudaro vos tuzinas ląstelių. Šis procesas, vadinamas embriono papildymu, yra reikšmingas, nes žmogaus ląstelės gali daugintis, specializuotis ir potencialiai prisidėti prie bet kurio gyvūno organo.
2010 metais dirbdamas Japonijoje, H. Nakauchi pasitelkė embriono papildymo metodą, kad parodytų galintis sukurti pelę su kasa, sudaryta vien iš žiurkės ląstelių. „Jeigu tai veikia su graužikais, tuomet galime sukurti ir kiaulę su žmogaus organu“, - teigė jis.
Nors H. Nakauchi Japonijoje buvo mokslo žvaigždė, Japonijos institucijos nesiryžo patvirtinti jo chimerų, arba „kiauliažmogių“, kaip jas vadino kritikai, idėjos, todėl 2013 metais mokslininkas nusprendė persikelti į Jungtines Valstijas, kur federaliniai įstatymai neribojo chimerų auginimo. Jis pradėjo dirbti Stanfordo universitete, kuris gavo 6 mln. dolerių iš Kalifornijos regeneracinės medicinos instituto – valstybinės agentūros, prieš dešimtmetį įsteigtos tam, kad išvengtų politinio Vašingtono kišimosi.
Nors NSI draudimas finansuoti šiuos tyrinėjimus jokios įtakos H. Nakauchi veiklai neturi, mokslininkams pasidarė sunkiau paaiškinti savo darbo tikslą. „Noriu parodyti kai kurias chimeras“, - sakė H. Nakauchi, kai praėjusį mėnesį autorius apsilankė jo laboratorijoje Stanforde. Jis atidarė duris į mažą kambariuką, kuriame saugomi chimeriškieji embrionai. Kadangi ankstyvos stadijos embrionai žmogaus akiai yra beveik nematomi, kambaryje stovi specialūs mikroskopai su mikro adatomis, kuriomis į embriono vidų suleidžiamos žmogaus ląstelės.
Žmogaus ląstelės, kurios sušvirkščiamos į embrioną, vadinamos indukuotomis pluripotentinėmis ląstelėmis (iPS), kurios gaunamos iš odos ar kraujo, kuris chemiškai perprogramuojamas į gyvybingesnes kamienines ląsteles. Tam naudojama Nobelio premiją pelniusi formulė, kurią išrado H. Nakauchi kolegos iš Japonijos. H. Nakauchi sako, kad tai yra labai patogu ir kad dauguma iPS ląstelių, suleidžiamų į gyvūnų embrionus, yra išskirtos iš jo paties kraujo, nes imant savanorius, tenka pildyti šūsnis dokumentų.
„Mums reikia specialaus sutikimo, jei kraują leidžiame gyvūnams. Taigi geriau naudoju savo paties kraują“, - teigė jis.
Žodis „chimera“ reiškia Senovės Graikijos mitinę būtybę, kuri yra pusiau liūtas, pusiau ožka ir pusiau gyvatė. Pasak H. Nakauchi, dauguma žmonių pirmiausia įsivaizduoja, kad chimeros yra monstrai. Tačiau jų nuomonė pasikeistų, jeigu jis galėtų paaiškinti savo pasiūlymą. Esmė ta, kad jei jo nuosavos iPS ląstelės vystosi gyvūno kūne, tai reiškia, kad gautas audinys iš esmės bus jo ir idealiai tiks senojo organo pakeitimui. Galbūt vieną dieną sunkiai sergantys ligoniai, įrašyti į trasplantacijos laukiančių pacientų sąrašą, galės užsisakyti chimerą ir palaukę mažiau negu vienus metus turės naują savo pačių organą. „Tikrai nematau čia didelės grėsmės visuomenei“, - teigė jis.
Tačiau prieš tai, kai tai įvyks, mokslininkams reikia įrodyti, kad žmogaus ląstelės tikrai gali daugintis ir augti gyvulių kūnuose. Tai gali būti sunkus iššūkis, nes kitaip negu genetiškai artimos pelės ir žiurkės, žmonės ir kiaulės bendrų protėvių turėjo tik prieš beveik 90 mln. metų.
2014 metais mokslininkai nusprendė gyvulių patelėms perkelti žmogaus – gyvūno embrionus, sako veterinaras ir vystymosi biologas Pablo Rossas iš Kalifornijos universiteto Deivise, kur laikomi kai kurie gyvuliai. P. Rossas teigė, kad Deivise, bendradarbiaudamas su Salko institutu, paršavedėms jis perkėlė maždaug šešis kiaulių ir žmonių embrionų rinkinius, o dirbdamas su H. Nakuchi avims įsodino aštuonis ar dešimt avies ir žmogaus embrionų. Dar apie trisdešimt maišytų embrionų gyvuliams buvo perkelti už JAV ribų, sakė jis.
Šie ankstyvieji bandymai dar nepadėjo išauginti organų, sako P. Rossas. Jie tik padėjo „nustatyti idealias sąlygas auginant žmogaus ir gyvūno chimeras“. Eksperimentų Deivise buvo leista imtis tik po trijų skirtingų etikos komitetų įvertinimų ir net tuomet, jo teigimu, universitetas nusprendė laikytis atsargumo ir leisti embrionui vystytis vos 28 dienas (kiaulių nėštumas trunka 114 dienų).
Po 28 dienų nėštumo kiaulės embrionas būna vos pusės colio (apie 1,25 cm) ilgio, tačiau to pakanka, kad mokslininkai matytų, ar žmogaus ląstelės prisidėjo prie organų užuomazgų formavimosi.
„Nenorime jų užauginti iki tų stadijų, kurių mums nereikia, nes tai keltų dar didesnę kontroversiją, - teigė P. Rossas. – Mano nuomone, žmogaus ląstelių įtaka bus minimali, galbūt 3 proc., galbūt 5 proc. Tačiau kas bus, jeigu jos sudarys 100 proc. smegenų? Kas bus, jeigu didžioji dalis išsivysčiusio embriono bus žmogiška? Šito mes tikrai nenorėtume, tačiau niekas neatliko tokio eksperimento, taigi negalime atmesti tokios galimybės“.
