For de gamle grekere var chimeraen en illevarslende skapning - del løve, del geit og del slange. Den første chimeraen som Juan Carlos Ispisua Belmonte opprettet i 1992 var mye mindre skummel: Den besto av en musembryonal lem podet på vingen til et kyllingembryo. På den tiden var Belmonte en ung forsker som jobbet i et laboratorium i Heidelberg, Tyskland. Han ble fascinert av mysteriene om genuttrykk - de biologiske signalene som styrer dyreutviklingen - og det enorme potensialet til embryonale celler.
Ta hvirveldyr: kylling, gris, menneske. Ved forfall viser det seg å være helt forskjellige organismer, men de begynner med nesten samme ting. Belmonte begynte å lure på: hvis en musefot kan slå rot på en kyllingvinge, hva annet kan være mulig? Hvordan ellers kan forskere endre signalene som avgjør hva en skapning vil bli?
Er det mulig å vokse en annen fra en skapning?
Belmontes interesse for fosterfleksibilitet var på en måte personlig. Som barn til fattige, dårlig utdannede foreldre i det sørlige Spania, ble han tvunget til å forlate skolen i flere år for å forsørge familien ved å jobbe på en gård. Det var først i ungdomstiden han kom tilbake til klassen - og fra det øyeblikket flyttet han raskt fra filosofi (Nietzsche og Schopenhauer var hans favoritter) til farmakologi og genetikk.
I 2012 hadde Belmonte blitt en av verdens fremste biologer, og jobbet i sitt eget laboratorium ved Salk Institute i La Jolla, California, og et annet i sitt hjemland Spania. I likhet med kollegene over hele verden, funderte han på hvordan han kunne bruke et kraftig nytt verktøy i disiplinens arsenal - CRISPR-Cas9 genredigeringsplattform. Etter at det første seriøse arbeidet med CRISPR dukket opp, fant Belmonte raskt et mål. Bare i USA står rundt 100 000 mennesker på venteliste for organtransplantasjoner til enhver tid, og omtrent 8000 av dem dør hvert år på grunn av mangel på givere. I følge Belmonte kan CRISPR og kimærer være løsningen. Han håpet å bruke en ny genredigeringsmetode for å gjøre kroppene til storfe til kuvøs for menneskers hjerter, nyrer, lever og lunger.
Letingen etter Belmonte begynte med studier på mus. Ved hjelp av CRISPR fjernet han og teamet gener som tillot dyr å vokse flere organer, inkludert øynene, hjertet og bukspyttkjertelen. Snarere enn å la disse endrede musembryoene utvikle seg på egen hånd, injiserte Salks forskere noen rotte-stamceller i blandingen. Deretter erstattet rottecellene de manglende organene, og dyrene levde et normalt museliv. I 2017 hadde Belmonte og kollegene gått videre til større fag. De injiserte menneskelige stamceller i 1500 vanlige svinembryoer, og implanterte deretter disse embryoene i purkene. I løpet av omtrent 20 dager ble noen av dem til kimærer av menneske-griser. Det var en beskjeden suksess. Embryoene var mer svin enn mennesker: for 100 000 griseceller var det 1 menneske. Men eksperimentet var vellykket: dette var de første kimæriske embryoene som ble opprettet ved fusjon av to store, fjernt beslektede arter.
Salgsfremmende video:
Som med mus og rotter, planlegger Belmonte å bruke CRISPR for å stenge av grisens trang til å opprette egne organer og deretter fylle gapet med menneskelige celler. Men det andre trinnet - å få menneskecellene til å slå rot i svin med høyere hastighet - har vist seg forbausende vanskelig. “Ytelsen til muserotter er veldig bra. Effektiviteten til grisemannen er ikke veldig høy. Dette er problemet. " I dag gjennomgår Belmonte laboratorium en kompleks prosess med prøving og feiling - forskere tester hvordan forskjellige celler av dyr og mennesker interagerer med hverandre, i håp om å anvende funnene på chimærene til griser og mennesker. Men selv denne møysommelige prosessen er ifølge forskere veldig rask etter tidligere års standarder. Med tradisjonelle metoder ville de tatt "hundrevis av år."Men takket være CRISPR, kan vi samle mange gener veldig raskt og endre dem.
Hvis CRISPR hjalp Belmonte i sine ambisjoner, sendte han ham også til et av de tørneste etiske fagfagene. Gamle mennesker så på kimærer som et dårlig tegn, og moderne mennesker ser dem på samme måte - spesielt når linjen mellom menneske og dyr er uskarp. I sin adresse fra 2006 kalte den amerikanske presidenten George W. Bush opprettelsen av slike hybrider for et av de "mest alvorlige overgrepene innen medisinsk forskning." I 2015 fikk Belmonte vite at han var nominert til Pioneer Award, en av National Institutes of Healths mest prestisjefylte og sjenerøse tilskudd. Da viste det seg at arbeidet med denne linjen ble innstilt - på grunn av hans arbeid med kimærer. Samme år suspenderte NIH føderale midler for all forskning på implantasjon av menneskelige stamceller i dyreembryoer.siterer behovet for å reflektere over etiske spørsmål. Et år senere ble moratoriet lovet å bli kansellert, men foreløpig er det ingen midler. Belmonte vant til slutt Pioneer Award, men han gjorde de fleste av sine eksperimenter med svin i Spania for egen regning.
John de Vaux, direktør for avdeling for celle- og veveteknikk ved Universitetssykehuset Montpellier i Frankrike, presenterer lett de verste tilfellene som involverer svinekimerer. For eksempel, hvis for mange menneskelige celler kommer inn i grisens hjerne, kan dyret teoretisk utvikle nye typer bevissthet og intelligens. (I 2013 injiserte forskere fra Rochester, New York, mus med menneskelige hjerneceller - og musene var smartere enn jevnaldrende.) "Det ville være fryktelig å forestille seg en form for menneskelig bevissthet fanget i kroppen til et dyr," sier de Vaux. Hva om forskere utilsiktet opprettet en gris som kunne gi mening om sin egen lidelse med en følelse av moralsk urett? Selv om du kunne drepe et dyr for å høste dets organer, som mange dyrevelferdsaktivister ville være uenige, uten tvildet ville være uhyrlig å drepe en skapning med et humanoid intellekt for å ta bort bukspyttkjertelen.
Belmonte tilbyr en direkte løsning på dette problemet: mer CRISPR er nødvendig. Ved å bruke genredigering, sa han, kunne forskere forhindre menneskelige celler i å kolonisere svinehjerne. Slike inngrep kan forhindre humant DNA i å komme inn i grisespirelinjen, slik at det ikke blir gitt videre til fremtidige humane smågriser. Dette er et annet scenario som gjør at bioetikk rynker. "Det er teknologier i laboratoriet som kan hjelpe oss med å unngå disse etiske problemene," sier Belmonte.
Chimera-forskning er bare en av de store linjene med forskning i laboratoriet til 58 år gamle Belmonte som bruker CRISPR. Han og teamet hans gjennomfører også mange eksperimenter innen epigenetisk redigering, en variant av CRISPR som modulerer genuttrykk i stedet for å bryte selve DNA-sekvensen. Takket være dette er symptomene på diabetes, nyresykdom og muskeldystrofi hos mus fullstendig reversert. Vi kan si at forskere prøver å overvinne aldring.
"Han skyver grensene for hva vi for øyeblikket er i stand til," sier Pablo Juan Ross, professor ved Institutt for zoologi ved University of California, Davis, som eksperimenterer med kimærer på svin og sau i sitt eget laboratorium. Begge forskere er interessert i å bevise verdien av genredigering og oppretting av chimera. Ross satser på at vi ikke kan gi opp teknologi som lar oss dyrke organer i dyr uten å vente på at en annen tenåring skal dø i en bilulykke.
Men Belmonte har ingen hastverk, til tross for sin egen utålmodighet. Han bestemte seg for å ødelegge de første fosterene til embryonale kimærgriser i løpet av første trimester, uten å vente på at de skulle utvikle seg til noe mer etisk sammensatt - til tross for at reglene i Spania, der de ble oppdratt, tilla Belmonte når som helst å drepe dyr. Og han er på vakt mot genredigering hos mennesker. "Vi må lære mye mer før vi bruker CRISPR på mennesker," sier han. "Jeg ville ikke våge å ta ham utenfor laboratoriet ennå."
Fremgang skal ikke bare være innen vitenskap. Det må også være en grundig debatt om genredigering - og det må være en stemme ikke bare blant forskere, men også blant leger, publikum og myndigheter. De Vaux er enig: “Einstein gjorde grunnleggende undersøkelser innen fysikk. Men på nasjonalt nivå ble det bestemt å anvende disse resultatene på bombingen av Hiroshima - ikke på forskernes nivå."
Belmonte tror bestemt at forskere i dag er på grensen til å kurere sykdom, snu aldring og redde liv med voksne organer. Det kan endre vår egen evolusjon, vår egen art.
Er du enig med ham?
Ilya Khel
