Технология получения химерных животных и растений

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 19.09.2024

1. Презентация на тему: Химерные организмы в биотехнологии

2. Содержание

ВВЕДЕНИЕ
1 . Х И М Е Р Н Ы Е О Р ГА Н И З М Ы
2 . Э КС П Е Р И М Е Н Т Ы
3 . П Е С Т РОЛ И С Т Ы Е РАС Т Е Н И Я
4. ХИМЕРНЫЕ ФИАЛКИ
З А К Л ЮЧ Е Н И Е
С П И С О К И С П ОЛ ЬЗ О ВА Н НОЙ Л И Т Е РАТ У Р Ы

3. Введение

Развитие экспериментальных
методов в последнее время сделало
возможным получать совершенно
необычных животных, которые несут
гены не только от одной матери и
одного отца, но и большего
количества предков.

4. Химерные организмы

Химерные животные– это генетические мозаики,
образующиеся в результате объединения бластомеров от
эмбрионов с разными генотипами. Получение таких
эмбрионов осуществляется во многих лабораториях.
Принцип получения химер сводится главным образом к
выделению двух и большего числа ранних зародышей и их
слиянию. В том случае, когда в генотипе зародышей,
использованных для создания химеры, есть отличия по ряду
характеристик, удается проследить судьбу клеток обоих
типов.
Для получения "химер" культуральные клетки двух
разных животных обрабатывают специальными вирусными
препаратами, добиваясь слияния их ядер.

5. Эксперименты

Открытие надежного и этически приемлемого
источника стволовых клеток может привести к
созданию принципиально новых методов лечения
ряда тяжелейших заболеваний, таких, как рак или
диабет, травм головного и спинного мозга,
врожденных дефектов развития – например, пороков
сердца, которые сейчас встречаются у 15%
новорожденных младенцев.

7. Пестролистые растения

Всеми любимые пестролистные
растения, такие как диффенбахии,
колеусы, пеларгонии, кодиумы,
каладиумы, аукубы и многие, многие
другие - химеры. В растительном
мире распространение химерных
организмов очень велико
Химерность растений возникает
легко и просто - как результат
нарушений (мутаций) в делящихся
молодых клетках. И стебель, и
корень будут нарастать своими
верхушками. Будут постепенно
образовываться новые стебли,
листья, цветы, корни, ведь растения,
растут всю жизнь.

Факторы внешней среды легко могут повлиять
на часть делящихся клеток, изменив структуру
находящихся в них генов. Так возникает полоса
клеток, например, листа, лишенная зеленой
окраски, где отсутствуют или дефектны
хлоропласты. Образуются пестрые стебли, листья
и даже корни, а иногда и цветки. Семенное
поколение может быть химерным в том случае,
если мутации затронули половые клетки и
материнское растение было химерным. Если для
опыления брать пыльцу химерного растения, то
химерность не передается. Химерные растения
чрезвычайно ценятся садоводами, а возникающие
мутации тщательно отслеживаются.

Зелено-белая пестролистность
обусловлена в основном,
чередованием зеленых клеток с
нормальными хлоропластами и
белых, в хлоропластах которых по
причине генетического дефекта,
отсутствует хлорофилл - пигмент,
придающий зеленую окраску
тканям растений. Кроме того, белую
окраску участкам листьев могут
придавать воздушные полости

10. Химерные фиалки

11. Заключение

Изучение химерных животных позволило
решить немало трудных вопросов, и в будущем
благодаря применению этого метода появиться
возможность решать сложные проблемы генетики
и эмбриологии.
В настоящее время интерес к трансгенным
животным велик.
Возникли широкие возможности для изучения
работы чужеродного гена в геноме организмахозяина, в зависимости от места его встраивания в
ту или иную хромосому.

Попыткам современных ученых создать животных с человеческими органами предшествовали долгие годы исследований, и вот-вот эти планы начнут воплощаться в жизнь. Однако противники подобных экспериментов обеспокоены этической стороной вопроса, отмечает обозреватель BBC Earth.

В фантастическом романе Герберта Уэллса "Остров доктора Моро" главный герой Эдвард Прендик, в результате кораблекрушения выброшенный на берег острова, натыкается на лесной поляне на женщину и двух мужчин, сидящих на корточках около упавшего дерева.

Все трое совершенно наги, если не считать тряпок, обернутых вокруг их бедер.

Прендик обращает внимание на их "толстые лица", которые "были лишены подбородка, лоб выдавался вперед, а головы покрывали редкие щетинистые волосы". Он отмечает: "Никогда еще я не встречал таких звероподобных существ".

Когда Прендик приближается к туземцам, они пытаются с ним заговорить, но их речь звучит очень быстро и невнятно; они трясут головами и раскачиваются из стороны в сторону, неся, как показалось герою, "какую-то невероятную околесицу".

Несмотря на частично прикрытую наготу и вроде бы человеческий облик дикарей, Прендик улавливает в них несомненное "сходство со свиньями", а их поведение словно "отмечено печатью чего-то животного".

Однажды ночью, случайно зайдя в операционную доктора Моро, Прендик выясняет, в чем дело: ученый превращает животных в людей, изменяя их тело и мозг по собственному образу и подобию.

Однако, несмотря на все усилия, доктору никак не удается избавить свои творения от проявлений их основных инстинктов.

Созданное им нестабильное общество вскоре поглощается анархией, что приводит к гибели Моро.

С тех пор как роман впервые увидел свет, прошло 120 лет, и заголовки сегодняшних новостей могут создать полное впечатление, что мы находимся в опасной близости к антиутопичной перспективе, описанной Уэллсом.

Автор фото, Thinkstock

Самые известные из существующих ныне химер - те, что сидят на Соборе Парижской Богоматери

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

Конец истории Подкаст

"Ученые-франкенштейны работают над созданием химеры, представляющей собой помесь человека с животным", - кричал один из заголовков в британской Daily Mail в мае 2016 года.

"Наука стремится разрушить барьер между человеком и животным миром", - говорилось в статье Washington Times, опубликованной два месяца спустя. Автор статьи утверждал, что вскоре разумные звери вырвутся на свободу из лабораторий.

Причиной ажиотажа стали планы ученых вживить человеческие стволовые клетки в эмбрионы животных с целью выращивания отдельных человеческих органов для пересадки пациентам, нуждающимся в трансплантации.

Ожидается, что эта технология позволит сократить сроки ожидания в очереди на операцию и снизит риск отторжения пересаженных органов.

Этим смелым и неоднозначным планам предшествовали три с лишним десятилетия научных исследований. Эксперименты помогли ученым разгадать некоторые из фундаментальных загадок, исследовать природу межвидовых различий и выяснить, каким образом скопление клеток в материнской утробе превращается в живой организм.

Учитывая перспективы финансирования подобных проектов, человечество стремительно приближается к важной вехе в этой сфере.

"Данная область знаний развивается очень быстро, - отмечает исследовательница Джанет Россант из Торонтского университета, стоявшая у истоков изучения химер. - Наше понимание биологии выйдет на новый уровень".

Но только при условии, что сперва мы разрешим ряд непростых этических проблем, связанных с нашим представлением о том, что значит быть человеком.

На протяжении многих тысячелетий химеры были лишь персонажами мифов и легенд.

Биологический термин заимствован из древнегреческой мифологии: Гомер описывал химеру как странное существо с головой и шеей льва, туловищем козы и змеиным хвостом. По легенде, это бессмертное огнедышащее существо водилось в стране Ликии, располагавшейся в Малой Азии (полуостров на западе Азии, часть территории современной Турции - Ред.).

Научное определение химеры не столь красочно. Этот термин используется для описания любого организма, состоящего из генетически разнородных клеток.

Химеризм встречается в природе, в частности, в результате слияния эмбрионов близнецов вскоре после зачатия, и может приводить к поразительным результатам.

Взять, например, билатеральных (двусторонних) гинандроморфов, у которых одна сторона тела имеет признаки мужского пола, а другая - женского. Подобные существа по сути представляют собой результат слияния двух разнояйцевых близнецов.

Если при этом окраска особей разных полов сильно различается, как в случае со многими видами птиц и насекомых, результат может оказаться весьма необычным и впечатляющим.

Например, у красного кардинала билатеральный гинандроморфизм приводит к ярко-красному оперению "мужской" стороны и серому оперению "женской".

Впрочем, гораздо чаще клетки разных эмбрионов перемешиваются в случайных сочетаниях, приводя к более тонким изменениям во всем организме.

Такие химеры выглядят и ведут себя точно так же, как и другие особи данного вида.

Существует вероятность, что вы и сами - химера, поскольку, по данным научных исследований, по меньшей мере 8% неоднояйцевых близнецов на этапе эмбрионального развития абсорбируют клетки своих братьев или сестер.

Несмотря на то, что существ, подобных тем, что описаны в греческих мифах, в природе не существует, это не мешает ученым пытаться создавать собственных химер в лабораторных условиях.

Джанет Россант стала одной из первых ученых, кому удалось это сделать.

В 1980-х годах из двух разных видов мышей вывели гибридных химер

В 1980 году, работая на тот момент в канадском Университете Брока, она опубликовала в журнале Science результаты эксперимента, в рамках которого была выращена химера из генетического материала двух разных видов мышей: лабораторной мыши-альбиноса, являющейся подвидом домовой мыши (Mus musculus), и дикой рюкюйской мыши (Mus caroli), обитающей в ряде азиатских стран.

Предыдущие попытки вывести межвидовые гибридные существа зачастую заканчивались неудачей. Эмбрионы либо вовсе не прикреплялись к стенке матки, либо оказывались недоразвитыми, и тогда дело чаще всего заканчивалось выкидышем.

Метод Россант заключался в проведении сложной хирургической манипуляции, примерно через четыре дня после зачатия.

К этому времени оплодотворенная яйцеклетка уже превратилась в бластоцисту - сгусток внутренней клеточной массы, окруженной защитным слоем под названием трофобласт, который впоследствии станет плацентой.

Россант с коллегой Уильямом Фрелсом ввели в яйцеклетку лабораторной мыши внутреннюю клеточную массу, взятую из бластоцисты рюкюйской мыши.

Поскольку трофобласт у бластоцисты мыши-носителя в процессе операции не был поврежден, ДНК формирующейся плаценты по-прежнему соответствовала ДНК матери. В результате эмбрион успешно прикрепился к стенке матки.

Ученым оставалось лишь подождать 18 дней, наблюдая за течением беременности.

Эксперимент оказался поразительно успешным: из 48 новорожденных мышат 38 оказались химерами, содержавшими генетический материал обоих видов мышей.

"Мы показали, что переход через межвидовой барьер возможен", - говорит Россант. Химеризм явным образом проявлялся в окрасе мышей: перемежающихся пятен белой и рыжеватой шерсти.

Автор фото, Sinclair Stammers/SPL

Для создания химеры внутреннюю клеточную массу одного вида мышей ввели в эмбрион другого вида

Даже с точки зрения темперамента эти химеры заметно отличались от особей-родителей.

"Мы получили очень странную смесь характеров, - говорит Россант. - Рюкюйские мыши очень неспокойны: чтобы они не убежали, приходится сажать их на дно ведра, а брать их следует щипцами, предварительно надев кожаные перчатки".

Лабораторные мыши ведут себя гораздо тише. "Поведение наших химер представляло собой нечто среднее", - отмечает исследовательница.

По мнению Россант, при сегодняшнем уровне развития нейробиологии подобные эксперименты могут помочь в исследованиях поведения разных видов.

"Можно было бы сопоставить поведенческие различия с тем, в каких отделах мозга химеры имеются клетки двух разных видов, - говорит она. - Мне эта область исследований представляется очень интересной".

В своих ранних работах Россант использовала выведенных ею химер для изучения того, как развиваются организмы в утробе.

Изучение генов тогда еще только начиналось, а явные различия между двумя видами помогали проследить, как распределяются клетки по организму химеры.

Благодаря этому ученые выяснили, из каких элементов внутренней клеточной массы формируются те или иные органы.

Ученые также могут применять этот подход для изучения роли тех или иных генов. Для этого в одном из эмбрионов может искусственно создаваться генетическая мутация, тогда как другой будет использоваться в качестве контрольного.

В ходе изучения полученной таким образом химеры исследователи смогут определить, на какие конкретно функции организма влияют определенные гены.

Методом Россант вскоре начали пользоваться другие ученые по всему миру. В одном из экспериментов удалось создать химеру из клеток козы и овцы.

Внешний вид животного был весьма необычным: его шкура выглядела как лоскутное одеяло, где перемежались овечья шерсть и жесткий волос, характерный для козы.

Автор фото, Geoff Tompkinson/SPL

Химера козы и овцы

Журнал Time описал эту химеру как "проделку смотрителя в зоопарке: козу в свитере из ангоры.

Россант также выступала консультантом для ряда проектов по сохранению исчезающих видов: идея заключалась в том, чтобы имплантировать эмбрионы в матки домашних животных.

"Я не знаю, насколько успешными оказались эти инициативы, но сама идея до сих пор жива", - говорит она.

Теперь же метод Россант планируется применить в рамках проекта, который теоретически может открыть новую страницу в регенеративной медицине.

На протяжении двух последних десятилетий ученые пытаются научиться выращивать в лабораторных условиях новые органы из стволовых клеток, способных превращаться в клетки тканей любого типа.

Считается, что у этой стратегии - колоссальный потенциал для развития трансплантологии.

"Проблема заключается в том, что хотя стволовые клетки очень схожи с эмбриональными клетками, они не являются абсолютно идентичными", - говорит Хуан Карлос Исписуа Бельмонте, сотрудник Института биологических исследований имени Дж. Солка в Ла-Холье, штат Калифорния.

Пока что стволовые клетки остаются непригодными для трансплантации.

Исписуа Бельмонте и ряд других исследователей полагают, что решение следует искать на фермах. Цель ученых - создать животных-химер для выращивания необходимых органов.

"Эмбриогенез широко встречается в природе, и в 99% его результаты положительны, - говорит ученый. - Мы пока не знаем, как воссоздавать его в лабораторных условиях, но у животных это получается очень хорошо, так почему бы не заставить природу работать на нас?"

В отличие от химеры козы и овцы, у которой клетки двух разных видов произвольным образом распределялись по всему организму, у этих химер инородные ткани должны концентрироваться в конкретных органах.

Путем генетических манипуляций исследователи рассчитывают "выбивать" из организма носителя те или иные органы, помещать на освободившееся место человеческие клетки и заставлять их формировать соответствующие органы, но уже человеческие, необходимых размеров и формы.

"Животное станет инкубатором", - говорит Пабло Хуан Росс из Калифорнийского университета в Дейвисе.

Уже известно, что в теории подобное возможно. В 2010 году Хиромицу Накаучи из медицинской школы Стэнфордского университета и его коллеги с помощью подобной методики вырастили крысиную поджелудочную железу в организме мыши.

Сейчас наиболее подходящими "инкубаторами" для органов людей считаются свиньи, чье анатомическое строение очень близко к человеческому.

Если этот план сработает, он поможет разрешить многие из существующих проблем трансплантологии.

"В среднем очереди на пересадку почки сейчас приходится ждать около трех лет", - объясняет Росс. При этом вырастить требуемый орган на заказ в организме свиньи можно было бы всего за пять месяцев.

"В этом заключается еще одно преимущество использования свиней в качестве носителей: они очень быстро растут", - объясняет ученый.

Межвидовые химеры могут найти применение и в фармакологии.

Нередко при испытании новых видов лекарств на животных результаты оказываются успешными, но при употреблении тех же препаратов человеком возникают неожиданные и нежелательные последствия. "В результате впустую тратятся время и деньги", - подчеркивает Исписуа Бельмонте.

Автор фото, Thinkstock

Некоторые ученые пытаются выращивать человеческие органы в организмах свиней

Представим себе перспективы предлагаемого метода на примере нового лекарства от заболеваний печени.

"Если бы мы поместили внутрь свиной печени человеческие клетки, то уже в течение первого года работы над созданием препарата смогли бы определить, является ли он потенциально токсичным для человеческого организма", - отмечает исследователь.

Россант соглашается с тем, что у метода есть большой потенциал, но подчеркивает, что ученым еще предстоит проделать серьезную работу: "Отдаю должное смелости тех, кто отважился работать над этой задачей. Она осуществима, но, должна признать, что на этом пути исследователям придется столкнуться с очень серьезными трудностями".

Многие из них носят технический характер.

С точки зрения эволюции человек отличается от свиньи гораздо сильнее, чем крыса - от мыши.

Ученые по опыту знают, что в подобных случаях вероятность отторжения донорских клеток организмом носителя существенно возрастает.

Автор фото, nobeastsofierce Science / Alamy

Исследования по тематике гибридов человека и животных тормозятся из-за вопроса об их этичности

"Необходимо создать особые условия для того, чтобы человеческие клетки выживали и делились [в организме свиньи]", - подчеркивает Исписуа Бельмонте.

Для этого потребуется найти "первичный", безупречно чистый источник человеческих стволовых клеток, способных трансформироваться в любую ткань.

Возможно, помимо этого придется генетически модифицировать организм носителя, чтобы снизить вероятность отторжения чужих клеток.

Впрочем, пока что основное препятствие, тормозящие исследования, - это этические соображения.

В 2015 году учреждение Департамента здравоохранения США "Национальные институты здоровья" ввело мораторий на финансирование экспериментов по созданию химер человека и животных.

Правда, впоследствии было объявлено, что запрет может быть отменен - при условии, что перед предоставлением финансирования каждый подобный эксперимент будет подвергаться дополнительной оценке.

Между тем, Исписуа Бельмонте получил предложение о выделении гранта размером в 2,5 млн долл. США с условием, что при создании химеры он будет использовать не человеческие клетки, а клетки обезьян.

Наибольшие опасения вызывает гипотетическая вероятность того, что человеческие стволовые клетки достигнут свиного мозга, что приведет к созданию существа, обладающего некоторыми способностями и поведенческими чертами, свойственными людям.

"Полагаю, что при исследованиях такой сценарий нужно учитывать и детально обсуждать", - говорит Россант. В конце концов, у ее химер действительно проявлялись черты темперамента обоих видов мышей. Создать человеческое сознание, запертое в теле животного - кошмарный сюжет, достойный пера Уэллса.

Исследователи спешат подчеркнуть, что можно принять определенные меры предосторожности. "Инъецируя клетки на определенной стадии развития эмбриона, мы, возможно, сможем избежать подобного риска", - говорит Бельмонте.

Еще один возможный выход - запрограммировать стволовые клетки на генетическом уровне на самоуничтожение в определенных условиях для того, чтобы избежать их внедрения в нервную ткань.

Автор фото, Thinkstock

В природе гибриды коз и овец встречаются очень редко

Но эти решения недостаточно убедительны для Стюарта Ньюмена, цитобиолога из Нью-Йоркского медицинского колледжа, которого беспокоят возможные последствия подобных экспериментов еще со времен создания химеры козы и овцы в 1980-х.

Тревогу Ньюмена вызывают не столько современные планы ученых, сколько будущее, в котором химеры могли бы постепенно приобретать все более человеческие характеристики.

"Чем больше человеческого удается привнести в подобные гибриды, тем более интересными они становятся, как с научной, так и с медицинской точки зрения", - говорит он.

"Сейчас кто-то может клясться, что никогда не станет создавать химер по человеческому подобию, но ведь подспудное желание все равно остается. В самой тематике есть что-то такое, что подстегивает ученых двигаться все дальше и дальше в этом направлении".

Предположим, ученые создали химеру для исследований нового лекарства от болезни Альцгеймера. Изначально исследователям дают разрешение на создание существа с мозгом, который является человеческим, скажем, на 20%. Но со временем они могут прийти к выводу, что для полного понимания последствий применения препарата необходимо увеличить долю человеческого мозга до 30 или 40 процентов.

Кроме того, по словам Ньюмена, чтобы получить финансирование, исследователю зачастую приходится заявлять все более масштабные цели исследований: "Дело не в том, что ученые стремятся к созданию монстров… Исследование - это естественный развивающийся процесс, и сам по себе он не остановится".

Не менее важно и то, что подобные эксперименты могут притупить наше ощущение принадлежности к человеческому роду, продолжает Ньюмен: "Трансформация нашей культуры позволяет нам переходить эти границы. В данном случае человек рассматривается как всего лишь материальный объект".

Зная о существовании человеческих химер, мы, возможно, не станем так уж сильно сомневаться по поводу манипуляций с человеческими генами с целью создания детей "на заказ".

С развитием инновационных технологий люди узнают все больше об окружающем их мире и, в частности, о собственном организме. Одним из необычных явлений в живой природе, открытых относительно недавно, стал химеризм.

Химеризм – явление, при котором организм состоит из генетически разнородных клеток; в результате могут образовываться мужские и женские половые органы, две группы крови или проявляться незначительные изменения в фенотипе.Химеры среди животных образуются путем слияния нескольких оплодотворенных яйцеклеток. Кроме того химеризм у животных может возникнуть при трансплантации органов, в результате чего у одного организма появляются ткани с двумя разными генотипами. Например, трансплантация костного мозга может изменить группу крови. Обычно химеризм не выявляется при стандартном обследовании, но он может быть выявлен при генетическом анализе.

Животные химеры - организмы, которые состоят из генетически различных клеток, происходящих от двух и более разных зигот. Химеризм у животных нужно отличать от мозаицизма, присутствия в одном организме генетически разнородных клеток, происходящих от одной зиготы. Каждая группа клеток сохраняет свои собственные характеристики, приводя к тому, что организм представляет собой сочетание различных тканей.

Итак, химеризм у животных может быть как результатом индивидуального развития организма (онтогенеза, врожденный химеризм), так и результатом трансплантации органа, ткани (например, костного мозга или переливания крови, искусственный химеризм).

Врожденный химеризм бывает двух форм: тетрагаметизм и микрохимеризм. Тетрагаметизм – это форма врожденного химеризма, возникающая в результате оплодотворения двух отдельных яйцеклеток двумя сперматозоидами, с последующим их объединением на стадии бластоцисты или зиготы и развитием организма со смешанными клеточными линиями. Иными словами, химера образуется от слияния двух разнояйцовых близнецов (хотя подобное слияние может происходить, по-видимому, и с однояйцевыми близнецами, но так как их ДНК почти идентичны, данный факт будет трудно экспериментально подтвердить).

Тетрагаметные химеры могут быть женского или мужского пола, или иметь признаки, характерные для гермафродитов. В процессе онтогенеза может произойти так, что клетки разных органов будут обладать разным набором хромосом. Например, печень химеры может состоять из клеток с одним набором хромосом, а почки – из клеток с другим набором хромосом. Это явление встречается у людей и является довольно распространенным. У разнояйцовых близнецов химеризм возникает из-за анастомозов кровеносных сосудов, между разнополыми плодами, в результате чего между ними происходит обмен половыми гормонами и предшественниками половых клеток. Кроме того, вероятность того, что плод будет химерой, возрастает при экстракорпоральном оплодотворении. Многие химеры проживают целую жизнь, не зная о своем состоянии. Различия в фенотипе могут быть незначительными (например, различие в форме большого пальца: слегка отличающиеся друг от друга по цвету глаза, разная скорость роста волос на разных участках тела, и тд.) или абсолютно незаметными. Химеризм также может быть показан с помощью определенного спектра ультрафиолетового излучения, при котором на спине видны отличительные пятна, напоминающие стрелку, указывающую вниз от плеч до поясницы; это является проявлением неравномерности распределения пигмента в клетках дермы, называемой линиями Блашко. У людей химеризм определяется наличием в организме двух групп эритроцитов, или, если соединившиеся зиготы были разнополые, двойственных половых органов; у такого человека могут различаться участки кожи и волосы (по структуре и цвету) или цвет глаз (гетерохромия). Следует отметить, что частота этого явления не показывает истинное распространение химеризма. Большинство химер не имеют фенотипических проявлений, чего следовало бы ожидать при равномерном распределении двух разных групп клеток по всему телу. Довольно часто большинство клеток ткани образовано из одной клеточной группы, например, кровь состоит из клеток одной группы, а внутренние органы – из другой.

Естественных химер практически невозможно обнаружить до проявления аномалий, таких как гермафродитизм или неравномерная пигментация. Наиболее заметные случаи естественного химеризма – черепаховая окраска у самцов кошек или двойственные половые органы. Тетрагаметизм оказывает влияние на трансплантацию костного мозга или органов. Обычно химеры имеют иммунологическую толерантность к обеим клеточным линиям.

Существование химеризма создает проблемы при анализе ДНК, что влияет на применение законов семейного и уголовного права. Дело Лидии Фэйрчаилд, например, было доведено до суда после того, как ДНК анализ показал, что ее дети не могли быть ей биологически родными. Женщина была обвинена в мошенничестве, а также было оспорено ее право на опеку над детьми. Обвинения против нее были сняты, когда стало понятно, что Лидия – химера, а ДНК, совпадающее с ДНК детей, было найдено в ее шейных тканях. Также известна история Карэн Кигэн, которую обвинили в том, что она не является биологической матерью своих детей, после того, как ее взрослые сыновья прошли тест ДНК для определения подходящего донора для пересадки почки женщине.

Микрохимеризм— явление, характеризующееся наличием в многоклеточном организме плацентарных млекопитающих небольшого количества клеток, которые происходят и самостоятельно передаются в обход полового размножения от другого родственного многоклеточного организма и, следовательно, генетически отличны от клеток хозяина-носителя. Многие люди рождаются с несколькими клетками, идентичными материнским, и количество этих клеток в здоровых организмах уменьшается в ходе онтогенеза. У людей, у которых количество клеток, генетически идентичных клеткам матери, остается высоким, наблюдалось большее количество аутоиммунных заболеваний, вероятнее всего из-за того, что общий иммунный дефект препятствует уничтожению клеток с другой ДНК иммунной системой. Если в крови больного содержатся клетки человека противоположного пола, химеризм легко выявить, обнаружив клетки с женским и мужским кариотипами. В остальных случаях проводят типирование клеток крови больного по HLA. Кроме того, у женщин возможен фетальный микрохимеризм – миграция клеток плода в организм матери, а также переход из кровотока матери в организм плода клеток от предыдущих беременностей (миграция клеток старших братьев и сестер к младшим через посредничество матери).

Ученые не могут прийти к единогласному мнению по поводу влияния фетального микрохимеризма на состояние здоровья матери: данные одних исследований говорят о том, что фетальные клетки в организме матери активизируют иммунитет и вызывают ремиссию аутоиммунных заболеваний, в то время, как результаты других исследований утверждают обратное: фетальный микрохимеризм может вызвать дальнейшее прогрессирование аутоиммунных заболеваний у матери.[9]

Как и у некоторых других млекопитающих, у человека возможен обмен клетками между близнецами в ходе внутриутробного развития. Миграция клеток происходит через общую плаценту (плацентарные анастомозы). Гетерозиготные близнецы имеют свои собственные плаценты, однако было описано несколько случаев, когда гетерозиготные близнецы питались от общей плаценты. В такой ситуации происходит обмен кровью между близнецами, которые не являются генетически идентичными, что приводит к химеризму клеток крови и, возможно, других тканей.[5] Предполагают, что частота этого явления недооценена и увеличивается с применением вспомогательных репродуктивных технологий. Теоретически химеризм у гомозиготных близнецов невозможен, так как они генетически идентичны и происходят от одной зиготы. Редкие наблюдения показывают, что обмен клетками между такими близнецами всё-таки происходит. Описан случай монохориональной диамниотической беременности, при которой у одного из близнецов на ранней стадии развития возникла трисомия по 21 хромосоме. При рождении один из близнецов имел фенотипические признаки страдающего синдромом Дауна, второй имел нормальный фенотип. Анализ микросателлитной ДНК показал, что близнецы были действительно гомозиготными. При этом в клетках эпителия ротовой полости каждого близнеца были обнаружены только его собственные клетки (дисомические или трисомические по 21 хромосоме), а в то крови содержались клетки обоих близнецов. Это явление называется химеризмом клеток крови и объясняется тем, что близнецы с монохориональной плацентой в 70 % случаев обмениваются кровью в период развития.

Естественным путем симбиотический химеризм возникает у цератиевых удильщиков и является важной частью их жизненного цикла. Как только самец достигает возраста полового созревания, он начинает искать самку, используя сильные обонятельные рецепторы. Найдя самку, самец, который меньше 2,5 сантиметров в длину, кусает ее кожу и выпускает фермент, разъедающий кожу его рта и ее тело, объединяю пару на уровне кровеносных сосудов. И хотя это присоединение является необходимым для выживания самца, оно со временем поглощает, объединяя обоих удильщиков в один гермафродитический организм. Иногда в ходе этого странного ритуала, несколько самцов присоединяются к самке как симбионты, они все будут поглощены телом большей самки удильщика. Соединившись с самкой, самцы достигают половой зрелости, развивая большие яички, в то время как все остальные органы атрофируются. Этот процесс создает постоянное присутствие во время метания икры, таким образом, рыбы-химеры могут воспроизводить большее количество потомков.[10]

Для исследований химер создают искусственно, пересаживая клетки эмбриона от одного организма в эмбрион другого и позволяя возникающей бластоцисте развиваться. Также как и при клонировании, процесс создания и вживления химер неточен, процесс развития многих эмбрионов может непроизвольно прекращаться. Успешные эксперименты ведут к крупным достижениям в области эмбриологии, так как создание химеры из клеток особей одного вида с разными физическими признаками позволяет ученым проследить дифференциацию эмбриональных клеток при формировании систем органов во взрослом организме.

Крупный прорыв в области экспериментов над химерами произошел в 1984 году, когда путем комбинирования эмбрионов овцы и козы была получена химера овцы и козы, дожившая до взрослого возраста. Создание этой химеры выявило несколько трудностей в развитии такого организма. При имплантации эмбриона козы для вынашивания в овцу иммунная система овцы отторгает развивающийся эмбрион, в то же время эмбрион химеры имеет иммунные маркеры обоих видов, позволяя эмбрион пережить имплантацию в самку любого из родительских видов.[1]

В августе 2003 года исследователи Второго Шанхайского Медицинского Университета в Китае объявили, что они успешно объединили клетки человеческой кожи и яйцеклетку кролика, создав первый эмбрионы человеческой химеры. Эмбрионы развивались несколько дней в лабораторных условиях, а затем были уничтожены с целью сбора образовавшихся стволовых клеток. В 2007 году ученые Медицинской школы Университета Невады в Рино создали овцу, кровь которой содержала 15% человеческих клеток и 85% овечьих.

Мыши-химеры играют важную роль в исследовании данного явления, так как они позволяют ответить на многие вопросы о том, какие процессы происходят в животном организме, у которого есть две генетически разных группы клеток. Химерные мыши могут быть созданы при помощи либо инъекции, либо агрегации клеток эмбрионов разного происхождения.[3] Первая мышь-химера была создана Беатрисой Минц в 1960 году агрегацией эмбрионов на стадии 8 клеток. Первая инъекция, в свою очередь, впервые была проведена Ричардом Гарднером и Ральфом Бринстером, которые ввели клетки в бластоцисту, создав мышь-химеру, половые клетки которой полностью развились из введенных эмбриональных стволовых клеток (ЭСК). ЭСК являются полезным средством при исследовании химер, так как можно вызвать мутации генов в них, используя гомогенные рекомбинации, дающие возможность производить замену генов. После того, как это открытие было сделано в 1999 году, оно стало основным средством создания целого поколения специализированных мышей-химер. Знание ранних стадий развития мыши позволило создавать химер этого вида. Эмбрион можно превратить в химеру на стадии дробления (от двух до восьми клеток), так как на этой стадии развития еще не началась клеточная дифференциация. Существует возможность препарировать эмбрион на другой стадии и, выделив группу клеток, дающую начало определенной клеточной линии, пересадить их другому эмбриону.

Существует множество различных комбинаций, из которых можно успешно вывести химеру, и, в соответствии с целью эксперимента, подобрать нужную комбинацию клеток и эмбриона; основными комбинациями являются сочетания ЭСК и диплоидного эмбриона, диплоидного эмбриона с диплоидным эмбрионом, ЭСК и тетраплоидный эмбрион, диплоидный и тетраплоидный эмбрион, ЭСК и ЭСК. Комбинация эмбриональных стволовых клеток и диплоидных эмбрионов является довольно распространённым методом, так как замена гена может быть проведена в ЭСК.

В настоящее время ведутся активные исследования в различных областях медицины и биотехнологий с применением искусственно созданных химер. Уже сейчас химер, созданные из человеческих клеток, используют для изучения различных заболеваний. Так, ученые из Рочестерского университета в США (штат Нью-Йорк) и Копенгагенского университета в Дании, используя химерных мышей с человеческими ганглиозными клетками, нашли подтверждения тому, что одной из возможных причин развития шизофрении является патология клеток головного мозга.[11] Кроме того, данные исследований доказывают, что искусственно созданных химер можно использовать для создания трансплантатов отдельных органов, генетически идентичных реципиенту.[2] Таким образом, можно сделать вывод, что химеризм активно изучается и используется в медицине.

Выражаю благодарность своему научному руководителю -доктору биологических наук, профессору Соловых Галине Николаевне.

Анина Н. Овцекозы: гибриды и химеры. Химия и жизнь – XXI век – 2015 - №1 - с. 16-17

Большая Медицинская Энциклопедия.

Кренке Н. П. Химеры растений. — М—Л.: АН СССР, 1947. — 386 с.

Chen K., Chmait R. H., Vanderbilt D., Wu S., Randolph L. Chimerism in monochorionic dizygotic twins: case study and review // Am J Med Genet A. — 2013. — Т. 161A, вып. 7. — С. 1817—24

Gengozian, N.; Batson, JS; Eide, P. (1964). "Hematologic and Cytogenetic Evidence for Hematopoietic Chimerism in the Marmoset, Tamarinus Nigricollis".

Friedman, Lauren. "The Stranger-Than-Fiction Story Of A Woman Who Was Her Own Twin”

Yu N., Kruskall M. S., Yunis J. J., Knoll J. H., Uhl L., Alosco S., Ohashi M., Clavijo O., Husain Z., Yunis E. J., Yunis J. J., Yunis E. J. Disputed maternity leading to identification of tetragametic chimerism // N Engl J Med. — 2002. — Т. 346, вып. 20. — С. 1545—52.

Анина Н. Овцекозы: гибриды и химеры. Химия и жизнь – XXI век – 2015 - №1 - с. 16-17

Большая Медицинская Энциклопедия.

Кренке Н. П. Химеры растений. — М—Л.: АН СССР, 1947. — 386 с.

Chen K., Chmait R. H., Vanderbilt D., Wu S., Randolph L. Chimerism in monochorionic dizygotic twins: case study and review // Am J Med Genet A. — 2013. — Т. 161A, вып. 7. — С. 1817—24

Gengozian, N.; Batson, JS; Eide, P. (1964). "Hematologic and Cytogenetic Evidence for Hematopoietic Chimerism in the Marmoset, Tamarinus Nigricollis".

Friedman, Lauren. "The Stranger-Than-Fiction Story Of A Woman Who Was Her Own Twin”

Читайте также: