Małpa z ludzkim sercem. Badacze stworzyli chimerę

Chińsko-amerykańsko-hiszpańska grupa badawcza uzyskała chimery międzygatunkowe z ludzkich komórek macierzystych wprowadzonych do kilkudniowego zarodka makaka. To ani pierwszy, ani ostatni taki przypadek. Co oznacza?

Nie wszystkie organizmy są zbudowane z identycznych genetycznie komórek. Każdy z nas może być chimerą lub mozaiką, choć zwykle o tym nie wiemy. Chimery zawierają komórki innego organizmu. Mozaiki – komórki tego samego organizmu, ale zmienione genetycznie. Takie mieszane organizmy można też uzyskiwać na drodze eksperymentów biologicznych. Robi się to, by badać procesy rozwoju zarodkowego, sposoby zapobiegania chorobom genetycznym, możliwości uzyskiwania narządów do transplantacji i dla pozyskania wielu innych cennych dla nauki informacji.

19 dni chimery człowieka i makaka

Ostatnio obiegła światowe media informacja o tym, że chińsko-amerykańsko-hiszpańska grupa badawcza uzyskała chimery międzygatunkowe utworzone z ludzkich komórek macierzystych wprowadzonych do kilkudniowego zarodka małpy – makaka. Wyniki tych badań opublikowano w połowie kwietnia w prestiżowym czasopiśmie „Cell”. Małpio-ludzkie chimery hodowano w laboratorium przez 19 dni i obserwowano, w jaki sposób komórki ludzkie biorą udział w rozwoju takiego dwugatunkowego zarodka i jak komórki obu organizmów komunikują się ze sobą. Po 19 dniach obserwacje zakończono. Aby taka międzygatunkowa chimera mogła rozwijać się do urodzenia, musiałaby być wprowadzona do dróg rodnych samicy makaka, zagnieździć się w macicy i rozwijać przez cały okres ciąży. Tych chimer oczywiście do dróg rodnych małp nie wprowadzano, więc o uzyskaniu małpy z ludzkim sercem czy mózgiem nie ma mowy. Ale opisane w „Cell” eksperymenty przybliżają w czasie, przynajmniej teoretycznie, taką ewentualność.

Małpio-ludzkie chimery nie są pierwszymi chimerami międzygatunkowymi z udziałem komórek ludzkich. Wcześniej ludzkie komórki macierzyste wprowadzano do zarodków myszy i świni. Ale okazało się, że rozwój takich chimer, utworzonych przez połączenie komórek bardzo odległych ewolucyjnie gatunków, jakimi dla ludzi są myszy czy świnie, był bardzo ograniczony. Ludzkie komórki były dość szybko eliminowane z takich chimer. Stąd pomysł, aby zbadać, czy w przypadku małp, które są dla ludzi o wiele bliższe ewolucyjnie, proces rozwoju chimer nie będzie lepszy. Publikacja z „Cell” potwierdziła właśnie tę hipotezę. Okazało się bowiem, że ludzkie komórki dość sprawnie włączały się w rozwój zarodka makaka. Dzięki temu badacze mogli prześledzić molekularne mechanizmy oddziaływań pomiędzy komórkami człowieka i małpy w obrębie pojedynczego zarodka, co było niemożliwe w chimerach mysio-ludzkich lub świńsko-ludzkich.

Po co nam małpa z ludzkim sercem?

Doświadczenia te stanowią pierwszy krok w kierunku ewentualnych dalszych badań, które mogłyby przysporzyć możliwości produkowania chimer małpio-ludzkich wytwarzających poszczególne narządy zbudowane wyłącznie z komórek ludzkich, a więc nadające się do ewentualnych transplantacji. Dlatego małpa z ludzkim sercem nie musi już być jedynie wytworem fantazji science fiction, ale ma szansę na urzeczywistnienie. Oczywiście opisana tu publikacja naukowa nie pozwala jeszcze na określenie, kiedy taki sposób uzyskiwania narządów do transplantacji byłby możliwy.

Narządy zastępcze do transplantacji od małp – kilka przeszkód

Istnieje wiele przeszkód, które mogą pokrzyżować te plany. Pierwsza z nich jest trywialna. Mianowicie makaki są o wiele mniejsze od ludzi. Ludzkie serce rozwijające się w organizmie takiej małpy zapewne byłoby zdeformowane. A więc nawet jeśli okazałoby się funkcjonalne, to miałoby zbyt małe rozmiary, aby można było zastosować je do przeszczepu u dorosłego pacjenta. Można by ewentualnie szukać rozwiązania tego problemu, produkując chimery szympansio-ludzkie lub gorylo-ludzkie. Ale już zabijanie małp człekokształtnych w celu pozyskania od nich narządów do przeszczepów dla ludzi jest o wiele bardziej drastyczne i jeszcze mniej moralnie i etycznie akceptowalne niż w przypadku makaków.

Szczególną przeszkodę dla takiej strategii produkowania narządów zastępczych dla ludzi stanowią też małpie wirusy. Otóż tworzenie chimer stworzyłoby idealne warunki do przejścia małpich wirusów na ludzi. A wiadomo, że i bez tak drastycznego zabiegu wirusy takie jak HIV wywołujący AIDS czy wirus eboli dokonały międzygatunkowego przejścia i stały się powodem pandemii AIDS i lokalnych epidemii eboli w Afryce Równikowej. Pandemia covid-19 powinna być szczególną przestrogą, aby takich prób na większą skalę nie prowadzić.

Tego typu zabiegi budzą wiele wątpliwości etycznych, pomijając już te groźne z praktycznego punktu widzenia. Na ile chimery małpio-ludzkie będą nadal zwierzętami, a na ile ludźmi? Nikt nie potrafi odpowiedzieć, a określanie tego w procentach w zależności od udziału ludzkich i małpich komórek też nie ma większego sensu. Z tych powodów upatrywanie w przyszłości możliwości uzyskiwania narządów zastępczych do transplantacji na drodze hodowania chimer małpio-ludzkich nie ma większego sensu.

Chimeryzm i mozaicyzm nie tak rzadkie wśród ludzi

Jednak, jak wspomniano na początku, samo zjawisko chimeryzmu i mozaikowości nie jest wcale tak rzadkie. Chimery mogą tworzyć się w naturalny sposób przez połączenie dwóch oddzielnych początkowo zarodków w trakcie ciąży. Zdarza się, że komórki matki przenikają do rozwijającego się w jej łonie płodu i zasiedlają go na stałe, tworząc chimerę matki i dziecka. Zdarza się również proces odwrotny i komórki płodu mogą przeniknąć i zasiedlić organizm matki. Co więcej, przy następnej ciąży mogą one wniknąć do kolejnego płodu i stworzyć chimerę pomiędzy rodzeństwem o różnym wieku.

Chimeryzm u ludzi wykrywa się zwykle, gdy bada się antygeny tkankowe przed transfuzją krwi lub przeszczepieniem narządów. Wówczas może się okazać, że pacjent jest nie tylko chimerą, ale i osobnikiem posiadającym komórki męskie i żeńskie – jeśli chimeryzm dotyczył dwóch osobników różnej płci. Częściej stwierdza się chimeryzm u ludzi, u których różnice genetyczne pomiędzy oboma tworzącymi chimerę osobnikami widoczne są na zewnątrz, np. w postaci różnej pigmentacji włosów, skóry lub tęczówki oczu. Prawdopodobnie chimerą był David Bowie – miał oczy różnego koloru.

Nie każda taka widoczna cecha musi oznaczać chimeryzm, gdyż może być to również oznaka mozaikowości. Mozaicyzm powstaje, gdy własne komórki organizmu mutują i zmieniają właściwości. Tak bywa u osób, które mają np. białą kępkę włosów na głowie, na której większość owłosienia ma ciemniejszy kolor. Taką kępkę mogą tworzyć własne komórki, które utraciły zdolność produkcji barwnika i stały się albinotyczne. Chimeryzm i mozaicyzm są więc wcale nie tak rzadkimi zjawiskami naturalnymi. Tyle że bardzo rzadko dochodzi do ich wykrycia.