Hátborzongatónak tűnnek, pedig életeket menthetnének az ember-állat kimérák

Ha dönthetnél, hogy emberi donortól származó hasnyálmirigyre vagy májra várakozol, vagy azonnal kapsz egy birkában vagy sertésben növesztett szervet, melyiket választanád? Amerikai genetikusok szerint a végeláthatatlan szervátültetési listákon gyakran reménytelenül várakozók többségének eszébe sem jutna válogatni. Csak az Egyesült Államokban közel kéttucatnyian halnak meg naponta, mert nem jutnak időben működő emberi szervekhez. Vesére és hasnyálmirigyre Magyarországon nagyjából három, míg májra és szívre több mint egy évet kell várniuk a rászorulóknak.

Állatokban viszont többféle emberi szervet is lehetne növeszteni. Elméletben. Amerikai kutatók februárban jelentették be, hogy emberi sejtekkel kevert birkaembriót segítettek anyaállatok méhében fejlődni. Bár az embriók életképesnek tűntek, azokat – etikai aggályok miatt – a 28. napon megsemmisítették. A kísérletből nem derült ki pontosan, hogy a birkaembrióba rejtett humán sejtekből a végén képződött-e volna bármilyen szerv.

Egy hasonló bravúrról tavaly számoltak be a Cell tudományos magazinban a kaliforniai Salk Intézet genetikusai. Nekik sikerült a világon elsőként olyan embriót létrehozniuk, amely emberi és állatsejteket is tartalmazott. Izpisua Belmonte és Jun Wu genetikusok megtermékenyített sertéspetesejtekbe juttattak többféle szerv kialakítására képes, felnőtt sejtekből visszafiatalított emberi őssejteket. A sertés-ember embriókat ők is csak 3-4 hétre ültették vissza a kocákba, így szerv(kezdemény)ek ebben a kísérletben sem alakulhattak ki.

Grafika: Tóth Róbert Jónás

Optimizmusra az adhat okot, hogy a hasonló módszerekkel kreált, egérszervvel született patkányok életképesek voltak. Igaz, a patkányokban többféle egérszervet is próbáltak növeszteni, de csak a hasnyálmiriggyel jártak sikerrel, a májjal, a szívvel és a vesével nem. A hasnyálmirigy azonban nemcsak a patkányokban működött kiválóan, hanem – mint az átültetések után kiderült – egerekben is.

Hibrid-e a kiméra?

A kimérák és a hibridek között az a legfőbb különbség, hogy előbbiek genetikai állománya kettőnél több forrásból származik. Míg a hibridek örökítőanyaga, bármelyik élőlényéhez hasonlóan, csak a megtermékenyítéskor összeolvadó apai és anyai DNS-t tartalmazza, a kimérákban „idegen" gének is vannak.

Az idegen nem feltétlenül jelent távolit is egyben. Az Oregoni Főemlőskutató Intézetben 2012-ben segítettek világra olyan rhesus makákókat, amelyeket az egyedfejlődésük korai szakaszában a szó legszorosabb értelmében mesterségesen „szerkesztettek össze”. A majomkimérák embrióit hat különböző fajtársuk genetikai állományából építették össze. Az embriókat aztán visszaültették az anyaméhbe, és vártak. Az újszülöttek látszólag semmiben nem különböztek fajtársaiktól:

Az sem jár jó úton, aki a kimérák és a hibridek között a szüleik párzási képessége alapján próbál különbséget tenni. A ló és a szamár nászából születő öszvér mellett előfordulnak egzotikusabb hibridek is: tigrisek és oroszlánok utóda a jellemzően a tigris anyjánál és az oroszlán apjánál is nagyobbra növő liger, amely vízszeretetét az anyjától, társaságkedvelő természetét az apjától örökli. Ha az apa a tigris, tigon keletkezik, amely jóval kisebb a ligereknél.

Liger pár: nagyobbak, mint a szüleikFotó: Wikimedia Commons

De a kiméraképződésnek is akadnak egészen hétköznapi formái. Fiú utódoknak életet adó anyák vérvizsgálatából nemrégiben derült ki, hogy a magzatok DNS-t hagynak hátra anyjuk szervezetében. A nők vérében csak férfiak ivarsejtjeire jellemző Y-kromoszóma részleteit találtak. Minden bizonnyal a lányok is nyomot hagynak, csak azt nem olyan egyszerű elkülöníteni az anya saját DNS-étől. Az úgynevezett mikrokimérizmusnak következményei is vannak: az anya számára idegen DNS-részletek egyes kutatók szerint az autoimmun betegségek egész sorának a kialakulásában játszhatnak szerepet.

Mikroszkopikus génsebészcsapat

A laboratóriumi kimérák megalkotását az utóbbi években tette lehetővé egy Feng Zhang biomérnök által 2013-ban, majd tavaly még tovább tökéletesített génszabászati módszer. A szövegszerkesztők kivágás-beillesztés parancssorához hasonlóan működő molekuláris rendszert a biológusok a baktériumoktól vették kölcsön. Csakúgy, mint a gombafajok által a kórokozók ellen használt penicillin, a DNS-szerkesztő is afféle immunrendszeri technológia. A CRISPR-Cas technológiával a baktériumok nemes egyszerűséggel kikapcsolgatják az őket megtámadó kórokozók génjeit. A kémcsövekben továbbfejlesztett verzió a ki-be kapcsolgatás mellett azt is lehetővé teszi, hogy egyes géneket másokra cseréljenek, vagy csak úgy töröljenek. 

Az utóbbi években létrehozott kimérák esetében az egyik faj embriójában kikapcsolták azokat a géneket, amelyek adott szerv(ek) – például a patkány-egér esetében a hasnyálmirigy – végső összeállításáért felelnek. Az osztódó sejtcsomóhoz ezután idegen őssejteket adtak, azok teljes genetikai információjával. Arra alapoztak, hogy az idegen sejtek és az azokban rejlő genetikai kód kitölti a mesterségesen kialakított űrt, és a kikapcsolt szerv is kifejlődik.

Ennek bizonyításához az emberi őssejteknek adott négy hét kevés volt. A kutatók többsége szkeptikus azzal kapcsolatban, hogy a rágcsálókkal bemutatott bravúrt emberi szervekkel is meg lehetne ismételni. A sertés-ember kimérákkal folyó kísérletekben például 2000 embriót ültettek az anyaállatokba, ám egy hónappal később mindössze 186 mutatott életjeleket. Ráadásul ezek is lényegesen kisebbek voltak, mint a hasonló korú hagyományos sertésembriók.

Hiába hasonló méretűek ugyanis a szerveik, az emberek és a sertések (na meg a birkák) szervezete lényegesen jobban különbözik egymástól, mint az egereké a patkányokétól. További jelentős problémát okozhat, hogy miközben a sertések anyaméhen belüli fejlődése mindössze 114 napig, vagyis alig 4 hónapig tart, az emberi magzatoknak 9 hónapnyi fejlődés és érés szükségeltetik.

Jacek Malczewski: Kiméra (1906)Fotó: Wikimedia Commons / Varsói Nemzeti Múzeum

A fajtalanítás nem etikus

A fajok precíziós keresztezésére tett próbálkozásokat az lendíthette fel, hogy az Egyesült Államokban tavaly nyár óta ezekre már állami forrásokból is lehet pénzt szerezni. A hivatalos magyarázat szerint azért, mert az így alkotott embriók fejlődésének a tanulmányozása segíthet a legapróbb részleteiben is megérteni a humán embriógenezist. A döntéshez hozzájárulhatott, hogy bár a transzplantációs listákon várakozók érdekében évtizedek óta próbálkoznak, élő szervezeten kívül, laboratóriumban nemhogy teljes emberi szerveket, de még tökéletesen működő szöveteket se nagyon sikerül őssejtekből létrehozni.

Magánpénzekből bizonyos feltételek mellett az USA-ban eddig is lehetett kimérákat gyártani, így csempészett emberi géneket és sejteket a sertésembrióba a Belmonte-Wu páros. Az etikai aggályok mégsem hagyják a kutatókat túl messzire merészkedni. Az ellenérvek legegyszerűbbike szerint felborítja a természet rendjét, ha elmosódnak az emberiség és az állatfajok közti genetikai határok. Akadnak azonban, akik szerint a fajok közti határok korántsem olyan élesek, mint azt elsőre gondolnánk. Az utódnemzési képesség vagy a közös genetikai örökség alapján adott időszakban stabilnak hitt természetes határok könnyedén elmosódhatnak évmilliók távlatában. 

Egy másik népszerű ellenérv szerint félő, hogy az állati embriókba oltott humán őssejtek emberi agy- és idegsejtekké fejlődnének. A kiméragyártást ilyen alapon támadók szerint a tudomány mai eszközeivel képtelenség garantálni, hogy biztosan nem alakul ki emberszerű tudat állati testbe zárva.

Állattestbe zárvaFotó: Flickr

Bár mindez a legvadabb sci-fik világát idézi, az ember-állat kimérák gyártását a biztonság kedvéért meglehetősen szűk keretek között igyekeznek tartani. Embrionális őssejteket például nem, csak visszafiatalított felnőtt emberi sejteket lehet használni. A kísérletezgetést pedig azért kell 3-4 hét után befejezni, hogy a lehetősége se legyen meg annak, hogy az emberi őssejtekből központi idegrendszeri sejtek fejlődhessenek. 

A szabályalkotók arra az elméleti lehetőségre is igyekeznek előre készülni, ha végül mégis sikerülne embertartalmú kimérákat alkotni. Az egyelőre még formálódó irányelvek értelmében a humán sejtekkel vagy szervekkel élő jövőbeli lényeket nem lehetne szaporítani. Erre azért van szükség, hogy két-három nemzedékkel később se nőhessen meg – a természetes szelekció jóvoltából – az emberi sejtek aránya egy ilyen kimérában.

Más kérdés, hogy mind a sertés-ember, mind a bárány-ember esetében az embriók sejtjeinek mindössze a tízezreléke volt humán eredetű. Ebből a kutatók többsége szerint nemhogy tudatot rejtő idegrendszer, de annál lényegesen egyszerűbb szervek se nagyon fejlődhetnének. Még egy egyszerű hasnyálmirigyhez is a sejtek nagyjából 1 százalékának kellene emberi eredetűnek lennie. És még akkor is a rendelkezésre álló idő nagyjából kétszeresére lenne szükség, hogy kiderüljön, valóban szervülnének-e az így fejlődő hasnyálmirigysejtek.

A közös utódot még a közös ős sem garantálja 

Ennek ellenére akad, aki máris a majmok bolygójának a megvalósítását vizionálja az új génszabászati lehetőségek segítségével. Korábban erre voltak már próbálkozások, de nem vezettek sikerre. Ilja Ivanovics Ivanov orosz biológus hibridizációval próbált az 1920-as években ember-csimpánz keverékfajt alkotni. Reményeit főként az táplálta, hogy – több rágcsálófaj mellett – zebrát és szamarat például sikerült kereszteznie. 

Zedonk: zebra és szamár utódaFotó: Wikimedia Commons

Teljes titokban végzett kísérletei részletei azóta sem derültek ki. A tudománytörténeti legendárium szerint viszont nemcsak csimpánz nőstényeket próbált emberi spermiumokkal megtermékenyíteni, hanem – állítólag önként vállalkozó – nőket is igyekezett csimpánz hímivarsejtekkel teherbe ejteni. Kísérletei már csak azért sem vezethettek sikerre, mert miközben az emberi sejtek örökítőanyaga 46, a csimpánzoké 48 kromoszómába rendeződik. Így az ivarsejtek egyesülésére semmi esély nem volt.

Még a mai CRISPR-Cas technológiával kivitelezhető kiméragyártási lehetőségek mellett is elhamarkodott lenne a csimpánzokkal (vagy más emberszabásúakkal) szorosabb genetikai összeolvadásra készülődni. Nem jelent ugyanis feltétlen sikert, hogy a csimpánzok és az emberek génállománya 98-99 százalékban egyezik. Először is kérdéses, pontosan hogyan is kalkulálták a szóban forgó egy-két százalékot:

Az emberi genomnak ráadásul alig két százalékát alkotják a tulajdonságokat kódoló gének, több mint 98 százalékát a nem kódoló szakaszok alkotják. Utóbbiakat két évtizeddel ezelőtt még haszontalan tölteléknek gondolták, és szemét-DNS-nek nevezték. (Azóta bebizonyosodott, hogy fontos szerepük van a kódoló szakaszok szabályozásában.) Akárhogyan is, egy-két százaléknyi DNS elég hozzá, hogy egy faj alapvető, más fajokétól különböző működését kódolja, úgyhogy nagy kérdés, mennyire könnyedén lenne áthidalható.

A kokain és a hatalmi mámor neurobiológiája

A legdrágább illegális drogként számon tartott stimuláns az agy jutalmazó központjának működését befolyásolva egyszerre több helyen fejti ki hatását. A hatalmi mámor, az extrém motiváció, a hiperaktivitás és a zsigeri eufória együtteséért azonban nagy árat kell fizetni: a drogkereső magatartás beleég az idegsejtek kapcsolataiba.

A várható környezeti katasztrófa miatt megkezdték a Föld kincseinek archiválását

A Föld összes kulturális és ökológiai kincsét 3D-s térképre vinné kutatók egy csoportja – különös tekintettel a kincsek közeljövőben várható pusztulására. A LIDAR-os adatfelvételt azokon a területeken kezdik, amelyek a leginkább ki vannak téve a klímaváltozás hatásainak. Az ötletgazda szerint irtózatos mennyiségű munkáról van szó, amelynek eredményét leghamarabb a gyerekeik unokái élvezhetik majd.