EGenesis, som spesialiserer seg i produksjon av genmodifiserte griser for transplantasjon av mennesker, har kunngjort fødselen til flere redigerte dyr. De mistet tre gener, skaffet seg ni, og mistet også 25 virus som formerte seg i genomet. Samtidig er griser helt sunne og fruktbare, og cellene deres forårsaker ikke aggresjon i komponentene i det menneskelige immunforsvaret. Menneskelige kliniske studier av transplantasjoner er planlagt de kommende årene. En forhåndsutskrift av verket er lagt ut på bioRxiv-portalen.
Det er tre hindringer for menneskelig organtransplantasjon. Den første er fysiologisk kompatibilitet: orgelet må være egnet i størrelse, struktur og funksjon. I denne forstand er et praktisk objekt en gris, hvor mange av organene - for eksempel hjertet eller nyrene - ikke skiller seg nevneverdig fra menneskelige.
Den andre hindringen er immunavvisning. Menneskekroppen reagerer forsiktig på ukjente molekyler, men noen - for eksempel sukker på overflaten til fremmede celler - forårsaker spesielt sterk aggresjon.
Til slutt er den tredje virusene som hver organisme bærer i sitt genom. Vi snakker ikke om aktive virus som forårsaker epidemier, men om endogene, det vil si de som ikke dreper cellen, men bare formerer seg innenfor kjernen. Men hvis cellen fortsatt på en eller annen måte holder sine egne virus under kontroll, så hvis fremmede celler smitter den med nye virus, kan det hende at den ikke kan takle konsekvensene av deres reproduksjon.
For at et grisorgan kan bli kompatibelt med mennesker, med hensyn til alle disse kravene, er det nødvendig å gjøre endringer samtidig i en rekke gener. Til å begynne med prøvde de å oppnå dette gjennom genutslettinger, og hjertet til en gris med flere knockouts varte i bavianens kropp i tre hele år.
Men i 2015 grunnla den amerikanske genetikeren George Church og den kinesiske biologen Luhan Yang eGenesis, et selskap hvis mål var å lage griser modifisert av flere gener på en gang. Etter en stund rapporterte forskere ledet av Church at de var i stand til å rense griseceller fullstendig fra endogene retrovirus. Nå har Church og Ian tatt neste skritt: å lage både virusfrie og immunologisk kompatible dyr.
For å gjøre dette, måtte forskerne på eGenesis utvikle en flerstegsprotokoll. Til å begynne med tok de en kultur med fibroblaster fra øret til en vanlig gris. Ved hjelp av elektroporering ble molekyler av CRISPR / Cas9-systemet introdusert i dem for å kutte ut tre gener fra DNA som forårsaker den sterkeste avvisning i menneskekroppen. Samtidig ble et plasmid med ni nye, allerede humane gener introdusert i cellene, som er ansvarlige for å undertrykke immunresponsen og blodkoagulasjonsprosessene. Dermed skal de resulterende cellene ikke bare ikke forårsake immunaggresjon, men også undertrykke den.
Etter å ha bekreftet at redigeringen var vellykket, fjernet forskerne fibroblastkjernene og plasserte dem i atomfrie egg - en lenge etablert metode for kloning. Embryoene utviklet seg fra eggene, som ble plantet hos surrogatmødre, som fødte smågriser fra den første generasjonen. Disse grisene hadde fortsatt virus, men de burde allerede vist seg å være immunologisk kompatible med mennesker.
Salgsfremmende video:
Forskere isolerte igjen en kultur med fibroblaster fra kroppen sin og utførte neste trinn i redigering i den: igjen, ved bruk av elektroporering, ble CRISPR / Cas9-systemet introdusert i cellene, som angrep det omvendte transkriptasegenet, et nøkkelenzym som endogene virus reproduserer i genomet. Etter dette ble cellekjernene også isolert, plassert inne i oocyttene, og andre generasjons smågriser ble oppnådd. Grisene mistet dermed tre gener, fikk ni og mistet også tjuefem aktivt multipliserende virus.
Forskerne bekreftet at de redigerte grisene var genetisk stabile. I cellene deres ble åtte av ni menneskelige gener faktisk uttrykt, og gener som forårsaker immunavstøtning var "stille". Forskere sjekket dyrets genom for spor etter redigering utenfor mål og fant flere CRISPR / Cas9 "savner", men de påvirket ikke de proteinkodende DNA-regionene.
Dyrene selv var fysiologisk sunne og fruktbare. Til tross for at de forstyrret immuniteten og blodproppsystemet deres, var blodtellingene sine innenfor normale grenser. Forskere fant heller ingen effekt av redigering på arbeidet med hjerte, lever og nyrer hos griser.
Til slutt testet forskerne om de genetisk redigerte grisene hadde skaffet seg egenskapene som kreves for transplantasjon. Først isolerte de en cellekultur fra karveggene til griser og behandlet den med humane immunglobuliner: De binder seg til modifiserte celler 90 prosent mindre enn normale. Deretter ble disse cellene påvirket av humane komplementproteiner - de reagerer på tilstedeværelsen av fremmede celler enda tidligere enn immunoglobuliner - men komplementsystemet ble aktivert ikke oftere enn i tilfelle av deres egne, humane celler.
Dermed har forskere klart å skape dyr hvis celler ikke forårsaker øyeblikkelig aggresjon av menneskelig immunitet. Til tross for at immunforsvaret kan reagere på fremmede celler senere, og gjenkjenne dem sjeldnere proteiner, kan dette håndteres ved hjelp av immunsuppressiva. Redigering derimot lar deg unngå akutt avvisning og få tid til at organet slår rot inne i kroppen. I et intervju med Science avklarte Yang at selskapet planlegger å fokusere på preklinisk testing i 2020, men forventer å gå over til menneskelig forskning i løpet av de neste fem årene.
Forfatter: Polina Loseva
