นักวิทยาศาสตร์ข้ามเซลล์มนุษย์และหมู “ไคเมร่ามีอยู่จริงหรือเปล่า?”: นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนผสมพันธุ์หมูกับบิชอพ ใกล้ชิดหมูมากกว่าหนู

เอ็มบริโอเป็นลูกผสมระหว่างคนกับหมู นักชีววิทยาจากสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และสเปนนำสเต็มเซลล์ของมนุษย์มาใส่ในไข่หมู นักวิทยาศาสตร์ตั้งชื่อตัวอ่อนที่เติบโตในครรภ์ของสัตว์ว่า คิเมร่า เพื่อเป็นเกียรติแก่สิ่งมีชีวิตจากเทพนิยายโบราณ ในอนาคต การศึกษาเหล่านี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถปลูกอวัยวะเพื่อการปลูกถ่ายและศึกษาธรรมชาติได้ โรคทางพันธุกรรม- เพื่อให้การวิจัยก้าวไปข้างหน้า นักวิทยาศาสตร์ไม่เพียงต้องพิสูจน์ประสิทธิภาพของการทดลองเท่านั้น แต่ยังต้องพิสูจน์ถึงจริยธรรมด้วย

สาระสำคัญของการทดลองคืออะไร?

กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันจากสถาบันแคลิฟอร์เนีย การวิจัยทางชีววิทยาซัลกาฉีดสเต็มเซลล์ของมนุษย์เข้าไปในเอ็มบริโอหมูที่ ระยะเริ่มต้นพัฒนาการและวางไว้ในครรภ์ของสัตว์ หนึ่งเดือนต่อมา สเต็มเซลล์ได้พัฒนาเป็นเอ็มบริโอโดยมีส่วนประกอบพื้นฐานของเนื้อเยื่อของมนุษย์ ได้แก่ หัวใจ ตับ และเซลล์ประสาท

จากการย้ายเอ็มบริโอ 2,075 ตัว มี 186 ตัวที่พัฒนาจนถึงระยะ 28 วัน ผลที่ได้คือ "ไม่เสถียรอย่างยิ่ง" นักวิทยาศาสตร์ยอมรับ แต่จนถึงขณะนี้ เอ็มบริโอเหล่านี้เป็นมนุษย์ลูกผสมที่ประสบความสำเร็จมากที่สุด นักวิทยาศาสตร์เขียนว่าความฝันที่เกิดขึ้นนั้นคือ ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดเพื่อสร้างเอ็มบริโอของสัตว์ที่มีอวัยวะของมนุษย์ทำงาน

ที่มา: Cell Press

เป้าหมายสูงสุดคือการปลูกอวัยวะที่ใช้งานได้และพร้อมสำหรับการปลูกถ่าย การทดลองที่ดำเนินการเป็นก้าวแรกในการดำเนินการนี้ WP เขียนโดยอ้างถึงนักวิทยาศาสตร์จากแคลิฟอร์เนีย

ผลการศึกษาที่คล้ายกันนี้ได้รับการรายงานในวารสาร Nature ฉบับแรกในปี 2560 จากการตีพิมพ์ดังกล่าว กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากญี่ปุ่นและสหรัฐอเมริกาสามารถปลูกตับอ่อนของหนูในหนูได้ จากนั้นจึงย้ายอวัยวะที่สร้างอินซูลินไปปลูกในหนูที่เป็นเบาหวาน ซึ่งไม่ทำให้เกิดการปฏิเสธระบบภูมิคุ้มกัน นี่เป็นการยืนยันครั้งแรกว่าการปลูกถ่ายอวัยวะข้ามสายพันธุ์เป็นไปได้ Nature เขียน

เหตุใดจึงจำเป็น?

เป้าหมายหลักของนักวิทยาศาสตร์คือการปลูกถ่ายอวัยวะของมนุษย์โดยใช้เอ็มบริโอของสัตว์ใหญ่ จากข้อมูลของกระทรวงสาธารณสุขของสหรัฐอเมริกา ในแต่ละวันมีผู้เสียชีวิต 22 รายเพื่อรอการปลูกถ่ายอวัยวะ นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามปลูกเนื้อเยื่อเทียมไว้ภายนอกมานานแล้ว ร่างกายมนุษย์แต่อวัยวะที่กำลังพัฒนาในจานเพาะเชื้อ (ที่เรียกว่าภาชนะสำหรับการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์) นั้นแตกต่างอย่างมากจากอวัยวะที่ปลูกในสิ่งมีชีวิต

เทคโนโลยีในการปลูกอวัยวะเทียมมักจะคล้ายกับการทดลองกับหนูและหนู วอชิงตันโพสต์ เขียน หนูที่ได้รับเซลล์ใหม่ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาที่อธิบายไว้ในวารสาร Nature ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม พวกเขาไม่สามารถสร้างตับอ่อนของตัวเองได้ ดังนั้นสเต็มเซลล์จึง "เติมเต็มพื้นที่ว่าง" ต่อมบางส่วนที่ปรากฏในหนูถูกปลูกถ่ายเป็นหนูป่วย หลังการผ่าตัด หนูจะมีระดับน้ำตาลในเลือดที่ดีต่อสุขภาพเป็นเวลาหนึ่งปี ซึ่งเท่ากับครึ่งหนึ่งของชีวิตในแง่ของมนุษย์ WP เขียน

การศึกษาพิสูจน์ให้เห็นว่าการปลูกถ่ายข้ามสายพันธุ์ไม่เพียงแต่เป็นไปได้ แต่ยังมีประสิทธิภาพอีกด้วย ผู้เขียนการศึกษาอาวุโส Hiromitsu Nakauchi จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดให้ความเห็นเกี่ยวกับผลลัพธ์ นักวิทยาศาสตร์สามารถ "เติบโต" หัวใจและดวงตาได้ในลักษณะเดียวกัน

ความยากลำบากคืออะไร?

นักวิทยาศาสตร์จากแคลิฟอร์เนียบรรลุผลสำเร็จครั้งแรกสี่ปีหลังจากเริ่มการวิจัย ตามที่กล่าวไว้ หมูเป็นสัตว์ในอุดมคติสำหรับการทดลอง อวัยวะของพวกมันมีขนาดพอๆ กัน แต่พวกมันเติบโตเร็วกว่ามนุษย์มาก ในการวิจัยเพิ่มเติม นักวิจัยยอมรับปัจจัยด้านเวลาควรเป็นปัจจัยหลัก

“ในขณะที่ปริมาณ เซลล์ของมนุษย์มีเอ็มบริโอที่เกิดขึ้นน้อยมาก และกระบวนการทั้งหมดเกิดขึ้นในระยะเริ่มต้นของเอ็มบริโอ ดังนั้นจึงเร็วเกินไปที่จะพูดถึงการสร้างคิเมร่าที่เต็มเปี่ยม” เพื่อนร่วมงานของ Nakauchi แสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับผลลัพธ์ ผลที่ได้จะมีเซลล์มนุษย์เพียงเซลล์เดียวต่อเซลล์สุกร 100,000 ตัว (ประสิทธิภาพ 0.00001%) “การบรรลุประสิทธิภาพของเซลล์ 0.1% ถึง 1% ก็เพียงพอแล้ว” หนึ่งในผู้เขียนการศึกษาของรัฐแคลิฟอร์เนียอธิบายกับ BBC

หลังจากการพัฒนาเป็นเวลาสี่สัปดาห์ นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันซอล์คได้ทำลายเอ็มบริโอที่เกิดขึ้นเพื่อป้องกันไม่ให้คิเมราพัฒนาเต็มที่ด้วยเหตุผลด้านจริยธรรม “เราแค่อยากจะตอบคำถามว่าเซลล์ของมนุษย์สามารถปรับตัวได้เลยหรือไม่” ผู้เขียนคนหนึ่งอธิบาย

ประเด็นด้านจริยธรรม

ในปี 2015 สถาบันสุขภาพแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาได้ระงับการให้ทุนสนับสนุนการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการผสมข้ามเซลล์ของมนุษย์และสัตว์ เนื่องจากสเต็มเซลล์สามารถพัฒนาเป็นเนื้อเยื่อของมนุษย์ได้ จึงอาจเป็นไปได้ที่จะสร้างสัตว์ขึ้นมาด้วย สมองของมนุษย์นักชีวจริยธรรมบางคนเชื่อ คนอื่นๆ ชี้ไปที่การละเมิด “ขอบเขตเชิงสัญลักษณ์” ระหว่างมนุษย์กับสัตว์ เขียนโดย WP

นักวิทยาศาสตร์ชาวแคลิฟอร์เนียกล่าวว่าความกลัวที่อยู่รอบๆ "ไคเมร่า" เป็นเหมือนตำนานมากกว่าการทดลองที่มีการควบคุม แต่ยอมรับว่าความเป็นไปได้ที่สัตว์จะเกิดมาพร้อมกับเซลล์ของมนุษย์เป็นเรื่องที่น่ากังวล

ในเดือนสิงหาคม สถาบันสุขภาพแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาอนุญาตให้มีเงินทุนสำหรับการวิจัยไคเมรากลับคืนมา องค์กรเสนอให้อนุญาตให้นำสเต็มเซลล์ของมนุษย์เข้าสู่เอ็มบริโอได้ในระยะแรกของการพัฒนาของสัตว์ใหญ่ ยกเว้นสัตว์ในตระกูลไพรเมตอื่นๆ

“ในที่สุดเราก็สามารถพิสูจน์ได้ว่าแนวทางการสร้างอวัยวะนี้เป็นไปได้และปลอดภัย ฉันหวังว่าผู้คนจะเข้าใจสิ่งนี้ หลายคนคิดว่านี่เป็นนิยายวิทยาศาสตร์ แต่ตอนนี้มันกลายเป็นความจริงแล้ว” นากาอุจิให้ความเห็นเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการยกเลิกการแบน

ดาเนียล ซอตนิคอฟ

ภาพตัวอย่าง: ภาพนิ่งจากภาพยนตร์เรื่อง “Chimera”

ภาพส่วนหัว: WikiCommons

กลุ่มนักวิทยาศาสตร์นานาชาตินำโดยชาวสเปน Juan Balmonte ซึ่งเป็นที่รู้จักจากผลงานของเขาในด้านสเต็มเซลล์ สามารถสร้างเอ็มบริโอของไคเมร่าหมูซึ่งในอนาคตอาจกลายเป็นแหล่งที่มาของอวัยวะของผู้บริจาค ทีมนักวิจัยอีกทีมหนึ่งรักษาอาการหูหนวกแต่กำเนิดในหนูโดยใช้ไวรัส พูดถึงความสำเร็จของพันธุวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับการแพทย์

สร้างขึ้นทางพันธุกรรม สิ่งมีชีวิตที่ถูกดัดแปลง- ไม่ใช่สิ่งเดียวที่มนุษยชาติสามารถทำได้ พันธุวิศวกรรม- เทคโนโลยีชีวภาพช่วยให้ไม่เพียงแต่เปลี่ยนยีนเพื่อปรับปรุงพืชและสัตว์ทางการเกษตรเท่านั้น แต่ยังช่วยรักษาตั้งแต่เนิ่นๆ อีกด้วย โรคที่รักษาไม่หาย- น่าแปลกที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ศัตรูชั่วนิรันดร์ของมนุษย์นั่นคือไวรัส อย่างหลังใช้เพื่อสร้างเวกเตอร์ที่ส่ง DNA ไปยังเซลล์ที่ต้องการ อีกทิศทางหนึ่งที่อาจสร้างความหวาดกลัวให้กับผู้ที่ไม่มีความรู้ทางวิทยาศาสตร์มากนักคือการสร้างตัวอ่อนไคเมร่าที่รวมเซลล์จากมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ดูเหมือนเป็นลางไม่ดีในตอนแรกก็จะกลายเป็นจริง ด้วยวิธีที่สะดวกการสร้างอวัยวะ

ไตหรือปอดที่เกิดจากการเจริญเติบโตของตัวอ่อนไคเมอริกจะเหมาะสำหรับการปลูกถ่ายให้กับผู้ที่ต้องการพวกมัน ผู้ที่กลัวการจลาจลจากมนุษย์กลายพันธุ์ควรคิดว่าประโยชน์ที่แท้จริงของเทคโนโลยีนี้มีมากกว่าความกลัวที่คลุมเครือของนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ที่มองโลกในแง่ร้าย

ภาพ: Nakauchi และคณะ /มหาวิทยาลัยโตเกียว

เพื่อขจัดความกลัว คุณต้องเข้าใจว่านักวิทยาศาสตร์ทำอะไรและอย่างไรเมื่อพวกเขาสร้างไคเมร่า วัสดุหลักที่นักวิจัยทำงานด้วยคือสเต็มเซลล์ซึ่งมี pluripotency - ความสามารถในการเปลี่ยนเป็นเซลล์อื่นๆ ของร่างกาย (เส้นประสาท ไขมัน กล้ามเนื้อ ฯลฯ) ยกเว้นรกและถุงไข่แดง พวกมันถูกนำเข้าสู่เอ็มบริโอของสิ่งมีชีวิตอื่น หลังจากนั้นเอ็มบริโอจะพัฒนาต่อไป

ลูกหมู

นี่คือวิธีที่กลุ่มนักวิทยาศาสตร์นานาชาติจากสหรัฐอเมริกา สเปน และญี่ปุ่น สามารถสร้างความฝันของคนหมู-คน หนูเมาส์ และมนุษย์วัวได้ พวกเขารายงานสิ่งนี้ในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Cell ซึ่งกลายเป็นเอกสารแรกที่ยืนยันความสำเร็จของ "การทำให้เป็นเสียงระฆัง" ของสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกันในระยะไกล

ปัญหาหลักคือการแนะนำเซลล์ pluripotent เข้าสู่ตัวอ่อนนั้นไม่เพียงพอและคาดหวังว่าจะมีสิ่งดีๆ ออกมา แต่ผลลัพธ์ที่ได้อาจเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีข้อบกพร่องด้านพัฒนาการที่รุนแรง รวมถึงการก่อตัวของเทราโทมา จำเป็นต้องปิดยีนในเอ็มบริโอของผู้รับ เพื่อไม่ให้สร้างเนื้อเยื่อเฉพาะ ในกรณีนี้ สเต็มเซลล์ที่ปลูกถ่ายจะทำหน้าที่ขยายอวัยวะที่หายไป

ขั้นแรก นักวิทยาศาสตร์ได้นำสเต็มเซลล์ของหนูเข้าไปในเอ็มบริโอของหนูในระยะบลาสโตซิสต์ ซึ่งเป็นช่วงที่ทารกในครรภ์มีลักษณะเป็นก้อนประกอบด้วยเซลล์หลายสิบเซลล์ วิธีนี้เรียกว่าการเสริมตัวอ่อน จุดประสงค์ของการทดลองคือเพื่อค้นหาว่าปัจจัยใดที่มีบทบาทสำคัญในการถ่ายทอดภาพแบบไคเมอริซึมระหว่างความจำเพาะ เอ็มบริโอถูกย้ายเข้าสู่ร่างของหนูตัวเมีย และพัฒนาเป็นไคเมราที่มีชีวิต ซึ่งหนึ่งในนั้นมีอายุได้ 2 ปี

ยีนในเอ็มบริโอถูกปิดโดยใช้เทคโนโลยี CRISPR/Cas9 ซึ่งทำให้เกิดการแตกหักในส่วนเฉพาะของ DNA ตัวอย่างเช่น เมื่อทดสอบแนวทางที่พวกเขาใช้ นักวิจัยได้ปิดกั้นการทำงานของยีนที่เล่น บทบาทที่สำคัญในการก่อตัวของตับอ่อน ผลก็คือหนูที่เกิดมานั้นตาย แต่เมื่อเซลล์หนูที่มีพลูริโพเทนต์ถูกนำเข้าไปในเอ็มบริโอ อวัยวะที่หายไปก็พัฒนาขึ้น นักวิทยาศาสตร์ยังได้ปิดยีน Nkx2.5 อีกด้วย โดยที่ตัวอ่อนจะต้องทนทุกข์ทรมานจากภาวะหัวใจบกพร่องร้ายแรงและยังไม่ได้รับการพัฒนา การทำไคเมอริเซชันช่วยให้เอ็มบริโอเติบโตได้ตามปกติ แต่ก็ไม่มีทางเป็นไปได้ที่จะมีไคเมราที่มีชีวิต

ภาพ: Juan Carlos Izpisua Belmonte / สถาบัน Salk เพื่อการศึกษาชีววิทยา

การศึกษาผลลัพธ์ของหนูแรท-หนูพบว่ามีเนื้อเยื่อของหนูหลายชนิดอยู่ แบ่งปันที่แตกต่างกันเซลล์หนู เมื่อนักวิทยาศาสตร์พยายามนำเซลล์หนูเข้าไปในบลาสโตซิสต์ของหมูแล้ว การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมตัวอ่อนอายุสี่สัปดาห์ ไม่พบ DNA ของสัตว์ฟันแทะ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าสัตว์บางชนิดไม่เหมาะสำหรับการผสมพันธุ์ซึ่งกันและกัน และความสำเร็จในการปลูกถ่ายสเต็มเซลล์จากบางตัวไปเป็นเอ็มบริโอของตัวอื่นๆ อาจขึ้นอยู่กับปัจจัยทางพันธุกรรม สัณฐานวิทยา หรือกายวิภาค

เป้าหมายหลักของนักวิทยาศาสตร์คือการสร้างความฝันของมนุษย์และหมูเพื่อดูว่าเนื้อเยื่อของมนุษย์จะพัฒนาไปอย่างไรภายในเอ็มบริโอของสัตว์อาร์ติโอแด็กทิลที่ไม่ใช่สัตว์เคี้ยวเอื้อง พวกเขาใช้บลาสโตซิสต์หมูและ ลำแสงเลเซอร์ทำรูขนาดเล็กสำหรับการฉีดครั้งต่อไป กลุ่มต่างๆเซลล์พลูริโพเทนต์ที่เติบโตในนั้น เงื่อนไขที่แตกต่างกัน- จากนั้นจึงย้ายตัวอ่อนไปเป็นแม่สุกร ซึ่งพวกมันพัฒนาได้สำเร็จ การติดตามไดนามิกของวัสดุของมนุษย์ดำเนินการโดยใช้โปรตีนเรืองแสงที่ได้รับการตั้งโปรแกรมให้สร้างเซลล์ต้นกำเนิดของมนุษย์

ส่งผลให้เซลล์ที่เป็นสารตั้งต้นก่อตัวขึ้นในเอ็มบริโอหมู ประเภทต่างๆเนื้อเยื่อรวมทั้งหัวใจ ตับ และ ระบบประสาท- ลูกผสมระหว่างหมูและมนุษย์ได้รับอนุญาตให้พัฒนาเป็นเวลาสามถึงสี่สัปดาห์ก่อนที่จะถูกทำลายด้วยเหตุผลทางจริยธรรม

หนูหูหนวก

เมื่อเร็วๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันจากบอสตันสามารถฟื้นฟูการได้ยินของหนูที่เป็นโรคทางพันธุกรรมที่หายากได้ หูชั้นใน- พวกเขาใช้สำหรับสิ่งนี้ ระบบชีวภาพการส่งยีน (เวกเตอร์) ขึ้นอยู่กับไวรัสที่ถูกทำให้เป็นกลาง นักวิจัยได้ดัดแปลงไวรัสที่เกี่ยวข้องกับอะดีโนซึ่งแพร่ระบาดในคนแต่ไม่ก่อให้เกิดโรค

สารติดเชื้อสามารถเจาะเซลล์ขน - ตัวรับได้ ระบบการได้ยินและ อุปกรณ์ขนถ่ายในสัตว์ นักเทคโนโลยีชีวภาพใช้เวกเตอร์เพื่อซ่อมแซมยีน Ush1c ที่มีข้อบกพร่องในเซลล์ของหนูที่เพิ่งเกิดใหม่ การกลายพันธุ์นี้ทำให้เกิดอาการหูหนวก ตาบอด และมีปัญหาเรื่องการทรงตัว ผลก็คือ การได้ยินของสัตว์ดีขึ้น ทำให้พวกเขาแยกแยะได้แม้แต่เสียงที่เงียบเชียบ

ดังนั้นพันธุวิศวกรรมจึงไม่ใช่วิธีสร้างมนุษย์กลายพันธุ์ที่คุกคามมนุษยชาติ เป็นชุดวิธีการและเครื่องมือที่มีการปรับปรุงอยู่ตลอดเวลาเพื่อปรับปรุงชีวิตและสุขภาพของผู้คน โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ที่มีความต้องการอย่างมาก เนื่องจากการสร้างไคเมร่าและยีนบำบัดนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายและบางครั้งก็ต้องใช้วิธีแก้ปัญหาที่ชาญฉลาด การพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพจึงไม่เกิดขึ้นเร็วอย่างที่เราต้องการ อย่างไรก็ตามหลายสิบ งานทางวิทยาศาสตร์ซึ่งทำให้ความรู้และทักษะของเราลึกซึ้งยิ่งขึ้น

ค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะได้ข้อสรุปนี้หลังจากการทดลองที่ประสบความสำเร็จและกล้าหาญซึ่งผู้เชี่ยวชาญดำเนินการในประเทศจีน เป้าหมายหลักคือเพื่อทดสอบความเป็นไปได้ของการปลูกถ่ายอวัยวะในมนุษย์

นักวิทยาศาสตร์จีนผสมพันธุ์หมูกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ดังนั้น พวกเขาจึงประสบความสำเร็จในสิ่งที่เมื่อก่อนถือว่าเหลือเชื่อจริงๆ ดังนั้นจึงไม่ได้ยกเว้นเลยที่ไคเมร่าในสมัยโบราณจะมีอยู่จริง

กลุ่มผู้เชี่ยวชาญสามารถผสมข้ามเซลล์หมูและไพรเมตได้สำเร็จ จากข้อมูลล่าสุดที่ได้รับ ลูกหมู 2 ตัวเกิดมามีชีวิต อย่างไรก็ตาม การเสียชีวิตของพวกเขาเกิดขึ้นภายในเวลาเพียงหนึ่งสัปดาห์

สิ่งสำคัญในการทดลองนี้คือไคเมร่าเต็มระยะไม่เคยถือกำเนิดมาก่อนในประวัติศาสตร์ นี่อาจเป็นก้าวสำคัญในการมอบอวัยวะสำหรับการปลูกถ่ายที่จำเป็นแก่มนุษยชาติ

อย่างไรก็ตาม เห็นได้ชัดว่าการบรรลุเป้าหมายนี้ยังคงต้องใช้เวลาอีกนานมาก

นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนเริ่มดัดแปลงเซลล์ลิงเพื่อผลิตโปรตีนเรืองแสงที่จำเพาะ สิ่งนี้ทำให้ผู้เชี่ยวชาญสามารถติดตามเซลล์พันธุกรรมของลูกหลานได้

จากนั้นพวกเขาก็เริ่มแยกเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนจากเซลล์ที่ถูกดัดแปลง เพื่อนำพวกมันเข้าสู่ตัวอ่อนหมูห้าวันหลังจากการปฏิสนธิ

มีรายงานว่าโดยรวมแล้วผู้เชี่ยวชาญได้ฉีดเอ็มบริโอมากกว่าสี่พันตัวที่ได้รับด้วยวิธีนี้เข้าไปในแม่สุกร

ส่งผลให้หมูตัวเมียออกลูกหมูสิบตัว สองคนมีเซลล์ทั้งสองประเภท จริงๆ แล้วพวกมันคือไคเมราจริงๆ

ผลก็คือ นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าในไคเมราที่เกิดนั้น เนื้อเยื่อบางส่วน รวมถึงเนื้อเยื่อของหัวใจ ตับ ม้าม ปอด และผิวหนัง ประกอบด้วยเซลล์ลิง อย่างไรก็ตาม อัตราส่วนของพวกเขาค่อนข้างต่ำ

นอกจากนี้ วิทยาศาสตร์จีนยังคงพบว่าเป็นการยากที่จะตอบว่าอะไรคือสาเหตุของการเสียชีวิตอย่างไม่คาดคิดของทารกแรกเกิดและลูกสุกรครบกำหนด

อย่างไรก็ตาม มีการสังเกตด้วยว่าในเวลาเดียวกัน ลูกสุกรตัวอื่นๆ ที่เกิดระหว่างการทดลองและที่ไม่ใช่ไคเมร่าก็ตายไปด้วย นักวิทยาศาสตร์มักจะคิดว่าเหตุผลนี้อยู่ในกระบวนการพิเศษที่เกี่ยวข้องกับการผสมเทียม

เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่า วิธีนี้มันใช้ไม่ได้ผลดีกับสัตว์เหมือนกับในคน อย่างไรก็ตาม ถึงกระนั้นผู้เชี่ยวชาญก็ยังคงทำการทดลองอันกล้าหาญต่อไป

ขณะเดียวกันก็คาดว่าจะได้ใช้มาก มากกว่าเซลล์ลิง ความพยายามครั้งต่อไปจะมีเป้าหมายในการสร้างสัตว์ที่แข็งแรงสมบูรณ์และมีชีวิตได้

ภารกิจหลักคือเพื่อให้แน่ใจว่าอวัยวะใดอวัยวะหนึ่งประกอบด้วยเซลล์เจ้าคณะทั้งหมด นี่จะเป็นความก้าวหน้าอย่างแท้จริงในความเป็นไปได้ของการปลูกถ่าย

อย่างไรก็ตามมีบางสิ่งที่คล้ายกับการปฏิวัติมา วิทยาศาสตร์การแพทย์เกิดขึ้นจริงๆ เมื่อปลายเดือนมกราคม วารสารวิทยาศาสตร์ Cell ได้ตีพิมพ์บทความของนักชีววิทยาระดับโมเลกุล Juan Carlos Izpisua Belmonte ซึ่งเป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการที่สถาบัน Salk ในแคลิฟอร์เนีย (สหรัฐอเมริกา) และผู้ร่วมเขียนอีก 38 คน บทความนี้เล่าว่านักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างเอ็มบริโอที่มีชีวิตซึ่งประกอบด้วยส่วนผสมของหมูและเซลล์มนุษย์ได้อย่างไร

พวกเขาเป็นใคร

หากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ได้รับอนุญาตให้เกิด (และนักชีววิทยาไม่ได้ทำเช่นนี้ อย่างน้อยก็ด้วยเหตุผลทางจริยธรรม) พวกมันก็ไม่สามารถถูกกำหนดให้เป็นสายพันธุ์ทางชีววิทยาใดๆ อย่างเป็นทางการได้ สิ่งมีชีวิตดังกล่าวเรียกว่าไคเมร่า ไคเมรา ซึ่งเรารู้จักจากแบบจำลองในยุคกลาง มีปีกนกอินทรีติดอยู่กับตัวสิงโต และมีงูต่อยที่กีบแพะ ใครจำหนูกับมนุษย์ได้บ้าง ใบหูด้านหลัง - ผลการทดลองที่มีชื่อเสียงเมื่อ 20 ปีที่แล้วใคร ๆ ก็สามารถยอมรับได้อย่างง่ายดายว่าสามารถคาดหวังสิ่งที่แตกต่างจากนักชีววิทยาได้ แต่ในแง่นี้ สิ่งมีชีวิตใหม่ๆ จากห้องทดลองเบลมอนเต้แทบไม่มีโอกาสทำให้ใครประหลาดใจเลย หลังคลอดพวกมันจะดูเหมือนลูกหมูธรรมดาที่สุด เพียงแต่ว่าเซลล์บางส่วนในร่างกายของพวกเขา (ประมาณหนึ่งในพันของเปอร์เซ็นต์) จะมี DNA ของมนุษย์ที่บริสุทธิ์ และนี่จะทำให้ลูกสุกรสามารถเปรียบเทียบได้ดีกับหนูหูยาวของปี 1997 ซึ่งเป็นการทดลองมากกว่า การทำศัลยกรรมพลาสติกและไม่มีเซลล์มนุษย์แม้แต่เซลล์เดียว

ตามการประมาณการล่าสุด มนุษย์มีเซลล์ทั้งหมด 30-40 ล้านล้านเซลล์ และหมูมีจำนวนเท่ากัน หนึ่งในพันของเปอร์เซ็นต์ของตัวเลขทางดาราศาสตร์ดังกล่าวมีมากหรือน้อยหรือไม่? ใช้เวลาเพียงเซลล์เดียวในการตั้งครรภ์ ดังนั้น ตามทฤษฎีแล้ว หมูคิเมร่าสามารถเป็นพ่อแม่ของทารกได้

ผู้บริจาคไม่มีรถจักรยานยนต์

แพทย์มองว่าหมูไม่ใช่ญาติที่มีศักยภาพ แต่เป็นผู้บริจาคเพื่อการปลูกถ่ายอวัยวะให้กับคน ในสหรัฐอเมริกาเพียงประเทศเดียว มีการปลูกถ่ายไต ปอด หัวใจ และลำไส้ถึง 27,000 ชิ้นต่อปี และในทุกกรณี 27,000 ศัลยแพทย์จะจัดการกับอวัยวะที่มีชีวิตหรือ คนตาย- แต่ใครที่มีจิตใจดีจะกล้าขอให้เอาตัวหนึ่งจากหมูไปปลูกถ่ายหัวใจที่ล้มเหลวของตัวเอง ในเมื่อขั้นตอนกับคนธรรมดาสามัญได้รับการแก้ไขและทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบ? ผู้ที่จะไม่ได้รับการปลูกถ่าย: มีผู้ลงทะเบียนในสหรัฐอเมริกาจำนวน 118,000 คนในรายการรอที่เรียกว่า ตามสถิติ วันนี้ประมาณ 22 คนจะเสียชีวิต (และจำนวนเดิมในวันพรุ่งนี้ และจำนวนเดิมในวันอาทิตย์หน้า) โดยไม่ต้องรอการปลูกถ่าย

มีผู้บริจาคจากมนุษย์น้อยเกินไป และอาสาสมัครก็ไม่ใช่ว่าจะหายากนัก (กฎหมายไม่เหมือนกับสหรัฐอเมริกา ในรัสเซีย ผู้มีโอกาสบริจาคถือเป็นใครก็ตามที่ไม่ได้ห้ามการถอดอวัยวะของตนอย่างชัดเจน กฎหมายไม่จำเป็นต้องขอความยินยอมจากญาติ) มีเพียงสามคนในพันคนเท่านั้น ตามข้อมูลของอังกฤษจากนิตยสาร New Scientist ระบุว่าอวัยวะของตนมีความเหมาะสมสำหรับการปลูกถ่าย ตัวเลขดังกล่าวแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความเร็วที่รถพยาบาลมาถึงด้วย ที่เกิดเหตุหรือการยิงปืนซึ่งเป็นผลมาจากการที่ผู้บริจาคที่มีแนวโน้มมากที่สุดปรากฏตัวและมีศูนย์ปลูกถ่ายใกล้เคียงกี่แห่งซึ่งสามารถกำจัดอวัยวะได้อย่างถูกต้อง ในที่สุด ในอีกไม่กี่ชั่วโมง จำเป็นต้องค้นหาและเตรียมพร้อมสำหรับการผ่าตัดผู้ป่วยจาก "รายการรอ" - มีการใช้กฎความเข้ากันได้ที่เข้มงวดกว่าการถ่ายเลือดกับกลุ่มที่แตกต่างกันสี่กลุ่ม

เซลล์ที่มีโอกาสถูกปฏิเสธน้อยที่สุดคือเซลล์ของเราเอง จะเป็นอย่างไรถ้าเราใช้สัตว์เป็นตู้ฟักสำหรับไตและตับอ่อนที่เติบโตจากเซลล์ของมนุษย์ (และในอุดมคติแล้วจะมาจากเซลล์ของผู้ป่วยที่จะได้รับอวัยวะนั้น)? ปัญหาเดียวกันกับการถูกปฏิเสธทำให้เราไม่สามารถแก้ไขปัญหาแบบตรงหน้าได้: สำหรับระบบภูมิคุ้มกันสำเร็จรูปของสุกรโตเต็มวัย เซลล์ของมนุษย์นั้นมีความแปลกแยกไม่น้อยไปกว่าเซลล์หมูที่เป็นอยู่สำหรับเรา

ซึ่งหมายความว่าเราจำเป็นต้องดำเนินการแตกต่างออกไป

ตัดและติดกาว

ลองนึกภาพว่าคนสองคนถูกผ่าครึ่งพร้อมกันต่อหน้าต่อตาคุณ - พูดด้วยเลเซอร์ต่อสู้จากภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์ที่ไม่ดี จากนั้นพวกเขาก็เชื่อมต่อครึ่งหนึ่งของอีกครึ่งหนึ่งเข้าด้วยกัน และครึ่งหนึ่งที่ติดกาวก็จะใช้ชีวิตทั้งชีวิตราวกับว่าไม่มีอะไรเกิดขึ้น ตัวเลือกนั้นขัดแย้งกันมากกว่า: พวกเขาเอาคนผอมสองคนมากดดันกัน - และได้ชายอ้วนหนึ่งคน หากทั้งสองคนยังไม่ถึงสี่วันนับจากวันปฏิสนธิ ก็ไม่มีอะไรที่เป็นไปไม่ได้ ในขั้นตอนนี้ สิ่งมีชีวิตในอนาคตจะเป็นลูกบอลที่มีเซลล์เหมือนกัน “คุณถอดชั้นป้องกันด้านนอกออก สิ่งไม่มีชีวิตและเชื่อมต่อตัวอ่อนเข้าด้วยกันทางกายภาพ” Virginia Papaioannou ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย (สหรัฐอเมริกา) อธิบายในการให้สัมภาษณ์ว่านักวิทยาศาสตร์ผลิตหนูคิเมราที่มียีนครบชุดของบุคคลสองคนในเวลาเดียวกันนับตั้งแต่ทศวรรษ 1960 ได้อย่างไร เมื่อสัมผัสกัน ตัวอ่อนสองตัวก็จะก่อตัวเป็นลูกบอลที่ใหญ่ขึ้นใหม่ - เกือบจะเหมือนกับการพบกันในอากาศ ฟองสบู่. ระบบภูมิคุ้มกันบอลเซลล์ยังไม่มีระบบที่สามารถป้องกันสิ่งนี้ได้ - เช่นเดียวกับระบบอื่น ๆ ทั้งหมด: พวกมันจะพัฒนาในภายหลังมาก

การแทรกแซงที่ละเอียดอ่อนยิ่งขึ้นคือการเพิ่มวัสดุชีวภาพแปลกปลอมให้กับเอ็มบริโอเมื่อเซลล์ของมันถูกแบ่งออกเป็นสายพันธุ์ต่างๆ แล้ว ในระยะบลาสโตซิสต์ เอ็มบริโอไม่ว่าจะอยู่ในหนูหรือมนุษย์ จะเป็นลูกบอลกลวงที่มีเซลล์ส่วนเล็กๆ ล็อคอยู่ข้างใน เฉพาะส่วนภายในนี้เท่านั้นที่จะกลายเป็นปอด ตับ ไต สมอง ผิวหนัง และส่วนอื่นๆ ของร่างกายผู้ใหญ่ในอนาคต และส่วนภายนอกทั้งหมดจะกลายเป็นรกที่ไม่สามารถรอดจากการคลอดบุตรได้ นักชีววิทยาชอบที่จะแนะนำเซลล์แปลกปลอมในระยะนี้

ไม่สามารถพูดได้ว่าสถานการณ์นี้คือ รูปแบบบริสุทธิ์เปิดโอกาสที่น่าตื่นเต้นสำหรับศัลยแพทย์ปลูกถ่าย ความจำเป็นในการบริจาคอวัยวะมักจะเกิดขึ้นในภายหลัง - เมื่อบุคคลอายุเกินทารกในครรภ์แล้ว จะข้ามมันไปรวมกับเอ็มบริโอตัวอื่นได้อย่างไร? นำเซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่โตเต็มวัยที่ไม่ได้รับภารกิจที่ชัดเจน (เช่น เซลล์สมองหรือตับ) และไม่ได้สูญเสียลักษณะความสามารถของเซลล์ตัวอ่อนในการแปลงร่างเป็นอะไรก็ได้ เรียกว่าสเต็มเซลล์แต่พบได้น้อยมากในร่างกาย ในปี 2555 รางวัลโนเบลสาขาการแพทย์ได้รับรางวัลจากนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่น Shinya Yamanaka สำหรับการคิดค้นวิธีเปลี่ยนเซลล์ร่างกายธรรมดาให้เป็นสเต็มเซลล์ เพื่อลืมเรื่องราวเบื้องหลังและ "ตกอยู่ในวัยเด็ก" ชื่อเต็มถูกชักนำ (เพราะพวกเขาถูกบังคับให้เปลี่ยน) เซลล์ต้นกำเนิด pluripotent (นั่นคือ "สามารถทำอะไรก็ได้" - การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ) นักวิจัยของไคเมร่าใช้มัน

เป็นไปได้ไหมที่จะรวมตัวอ่อนแบบนี้? ประเภทต่างๆ— ตัวอย่างเช่น หนูและหนูเล็ก? นี่คือสิ่งที่ทีมงานของโทชิฮิโระ โคบายาชิจากมหาวิทยาลัยโตเกียวใช้สเต็มเซลล์เป็นครั้งแรกในปี 2010 และกลุ่มชาวอเมริกันซึ่งเผยแพร่ผลลัพธ์ของพวกเขาในอีกเจ็ดปีต่อมาก็ได้นำวิธีการนี้ไปสู่ความสมบูรณ์แบบ คุณจะแน่ใจได้อย่างไรว่าคุณได้เพาะพันธุ์ไคเมร่าจริงๆ? ใช้เป็นพื้นฐานสำหรับตัวอ่อนถึงวาระที่จะตายด้วย DNA ที่เสียหายเป็นพิเศษ การใช้ "มีดผ่าตัดยีน" CRISPR-Cas9 ที่คิดค้นขึ้นใหม่ ซึ่งเป็นวิธีการแก้ไข DNA แบบกำหนดเป้าหมาย นักวิทยาศาสตร์สามารถกำจัดยีนที่รับผิดชอบต่อการเจริญเติบโตของตับอ่อนหรือหัวใจได้ ด้วยข้อบกพร่องดังกล่าว จึงไม่มีโอกาสที่จะมีชีวิตรอดได้ (หรือแม้กระทั่งการเกิดมามีชีวิตด้วยซ้ำ) แต่แล้วสเต็มเซลล์ของหนูก็ถูกนำเข้าสู่เอ็มบริโอ และหากหนูไคเมร่าเกิด นักวิทยาศาสตร์สามารถมั่นใจได้ว่าหัวใจของหนูเต้นอยู่ข้างใน

แต่ผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจที่สุดคือเรื่องถุงน้ำดี หนูไม่มี แต่หนูมี แต่ไคเมราซึ่งยีนของหนูที่รับผิดชอบต่ออวัยวะนี้พิการ ยังคงเกิดมาพร้อมกับการทำงาน ถุงน้ำดี- จากเซลล์หนู เซลล์ของเมาส์แนะนำบริบทที่ถูกต้องให้กับเซลล์ของหนู และพวกมันก็ยอมจำนนต่ออิทธิพลนี้ ก่อให้เกิดอวัยวะที่เป็นไปไม่ได้ในหนู

ใกล้ชิดหมูมากกว่าหนู

เป็นไปไม่ได้ที่จะข้ามหมูและหนูด้วยวิธีนี้ - เพราะสิ่งมีชีวิตเหล่านี้แตกต่างกันมากเกินไป ระยะเวลาต่างๆการตั้งครรภ์และ ขนาดที่แตกต่างกันอวัยวะต่างๆ แนะนำว่าเซลล์ถูกตั้งโปรแกรมให้แบ่งตัวในอัตราที่ต่างกัน ในที่สุด หัวใจหนูจิ๋วแห่งความฝันจะสามารถสูบฉีดเลือดผ่านตับหมูตัวใหญ่ได้หรือไม่?

แต่สำหรับมนุษย์แล้ว ไม่มีปัญหาเช่นนี้ เราใกล้ชิดกับหมูมากขึ้น โดยหลักๆ แล้วมีขนาดเท่าอวัยวะของเรา ดังนั้น สุกร (และหมูจิ๋วเป็นทางเลือกแยกต่างหาก) จึงเป็นตัวเลือกอันดับ 1 สำหรับการปลูกถ่ายซีโนเสมอมา ควบคู่ไปกับการเติบโตของเซลล์มนุษย์ในร่างกายหมู นักชีววิทยากำลังพิจารณาความเป็นไปได้อื่นๆ เช่น การเอาโปรตีนเหล่านั้นไปซ่อนไว้บนผิวเซลล์หมูที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาเฉียบพลันที่สุดจากระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ การวิจัยดังกล่าวดำเนินมาเป็นเวลานาน ดังนั้นสุกรในฐานะผู้สมัครรับการปลูกถ่ายอวัยวะจึงไม่ใช่เรื่องใหม่

การทดลองใหม่แสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ และไม่ใช่เรื่องบังเอิญ หรือแม้แต่เรื่องบังเอิญอันเหลือเชื่อ นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า เอ็มบริโอ 2,075 ตัวถูกฝังลงในสุกร และ 186 ตัวในจำนวนนั้นเติบโตเต็มที่เพียงพอ เซลล์ของมนุษย์ถูกแท็กพิเศษด้วยแท็กพิเศษใน DNA ซึ่งทำให้พวกเขาสร้างโปรตีนเรืองแสง และเอ็มบริโอที่โตเต็มที่และมีสุขภาพดี 17 ตัวเรืองแสงอย่างมั่นใจในแสงอัลตราไวโอเลต พิสูจน์ให้นักวิทยาศาสตร์เห็นว่าพวกมันคือไคเมร่าอย่างแน่นอน

นักวิจัยกล่าวว่าจากช่วงเวลานี้ไปอวัยวะในตู้ฟักที่มีชีวิตจะใช้เวลาหลายปี และไม่ใช่แค่สัดส่วนของเซลล์ของมนุษย์ในร่างกายของไคเมร่านั้นน้อยเกินไป ไม่ว่าในกรณีใดก็ตามคงเป็นเรื่องยากสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่จะดูว่าพวกมันเติบโตอย่างไรและเกิดอะไรขึ้นกับเซลล์ในร่างกายของผู้ใหญ่

เราใกล้ชิดกับสุกรมากขึ้น - โดยหลักแล้วอยู่ที่ขนาดของอวัยวะของเรา ดังนั้น สุกรจึงเป็นตัวเลือกอันดับ 1 ของการปลูกถ่ายซีโนเสมอมา

Chimeras ของหนูและหนูที่ได้รับการอบรมมาก่อนหน้านี้จะมีชีวิตหนูได้เต็มที่เมื่ออายุได้สองปี ไม่มีเหตุผลที่จะคิดว่าไคเมราคนและหมูจะมี ปัญหาร้ายแรงปัญหาสุขภาพที่ทำให้คุณไม่สามารถบรรลุวุฒิภาวะได้ ไม่ใช่ปัญหาทางชีววิทยาที่ขัดขวางไม่ให้พวกเขาเกิดมา แต่เป็นปัญหาด้านจริยธรรม และจริงจังมากจนทีมงานจาก Salk Institute ถูกบังคับให้ทำการวิจัยด้วยเงินส่วนตัวเพราะกฎเกณฑ์ สถาบันแห่งชาติกระทรวงสาธารณสุขของสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นหน่วยงานคล้ายคลึงกับกระทรวงสาธารณสุข ซึ่งให้ทุนสนับสนุนการวิจัยชีวการแพทย์ส่วนใหญ่ในประเทศ ห้ามไม่ให้ใช้จ่ายเงินกับการทดลองใดๆ ก็ตามที่มีการนำสเต็มเซลล์ของมนุษย์ไปใส่ในเอ็มบริโอของสัตว์

การให้กำเนิดหมูที่มีม้ามมนุษย์นั้นผิดจริยธรรมอะไร? ความไม่แน่นอนของเราเกี่ยวกับผลลัพธ์ของการทดลองดังกล่าว สัดส่วนของเซลล์ในเอ็มบริโอที่โตเต็มวัยไม่เหมือนกับสัดส่วนในเอ็มบริโอ และถ้าเซลล์หมูมีอัตราส่วนหนึ่งล้านต่อหนึ่ง ก็ไม่น่ากลัวเท่ากับการที่เซลล์ของมนุษย์เข้ายึดครอง และจะมีสิ่งมีชีวิตที่มีรูปร่างหน้าตาเหมือนมนุษย์มากกว่าหมู มีสมองเป็นมนุษย์ แต่จะมีรูปร่างผิดปกติจากสถานการณ์ในการทดลอง เพื่อให้แพทย์สามารถช่วยชีวิตผู้คนได้ ดูเหมือนว่าพวกเขาต้องการสิ่งอื่นนอกเหนือจากนั้น คำจำกัดความที่แม่นยำมนุษย์ - และคำตอบที่แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับคำถามว่าผู้คนมาจากไหน