4 sierpnia 2016 r. Amerykańskie Narodowe Instytuty Zdrowia (NIH) ogłosiły, że zamierzają znieść moratorium na tworzenie chimer. Mowa o eksperymentach etycznie kontrowersyjnych, w których ludzkie komórki macierzyste są wstrzykiwane do embrionów zwierzęcych - w efekcie powstają organizmy łączące cechy zwierzęce i ludzkie. Naukowcy nazywają je chimerami.
W starożytnej Grecji chimery nazywano mitologicznymi potworami z głową i szyją lwa, ciałem kozła i ogonem węża. Te same chimery to organizmy o odmiennym genetycznie materiale. Mogłyby służyć jako wygodne modele biologiczne do badania różnych chorób - na przykład nowotworów czy zespołów neurodegeneracyjnych, mogłyby stać się źródłem narządów do przeszczepów.
Jednak gdy biologia eksperymentalna zbliży się do science fiction, opinia publiczna obawia się, że może to doprowadzić do niezamierzonych konsekwencji.
Przy tworzeniu chimer wykorzystuje się komórki macierzyste o właściwościach pluripotencjalnych. Innymi słowy, są w stanie przekształcić się we wszystkie komórki ludzkiego embrionu. Komórki są wprowadzane do tkanek zarodka organizmów modelowych (myszy, szczurów, małp, świń i innych zwierząt) na bardzo wczesnym etapie, po czym zarodek może się dalej rozwijać.
We wrześniu 2015 roku NIH wyraził zaniepokojenie, że jeśli komórki macierzyste zostaną wstrzyknięte do mózgów myszy, wynikiem mogą być gryzonie o zmienionych zdolnościach poznawczych - czyli zwierzęta o „superinteligencji”. Dlatego też PZH, który przyznaje granty na badania biomedyczne, zdecydował o zawieszeniu finansowania eksperymentów z chimerami do czasu, gdy ich eksperci zbadają kwestię etyczną.
Niemniej jednak niektóre grupy badawcze w Stanach Zjednoczonych były już zajęte tworzeniem chimer. MIT Technology Review donosi, że w 2015 r. Podjęto około 20 prób wyprodukowania chimer świńskich i owiec. Niestety, żadna praca naukowa nie została jeszcze opublikowana i nie ma doniesień o udanej produkcji zwierząt z ludzkimi tkankami.
Od lewej do prawej: normalna mysz, mysz z klatkami dla szczurów, szczur z klatkami dla myszy, normalny szczur
Film promocyjny:
Eksperymenty z organizmami chimerycznymi łączą inżynierię genetyczną i biologię komórek macierzystych. Nie wystarczy po prostu wprowadzić pluripotencjalne komórki do zarodka zwierzęcia, ponieważ w tym przypadku może się okazać organizm z katastrofalnymi zaburzeniami rozwojowymi. Naukowcy zwykle wyłączają geny w embrionach, aby nie mogły one tworzyć określonych tkanek. W tym przypadku komórki macierzyste przejmują zadanie utworzenia brakującego organu, który nie różni się od ludzkiego, dzięki czemu nadaje się on do przeszczepu.
Według kardiologa Daniela Garry'ego pierwsze testy tej metody zostały przeprowadzone w jego laboratorium. Naukowcy zaprojektowali świnie pozbawione niektórych mięśni szkieletowych i naczyń krwionośnych. Takie zwierzęta nie byłyby zdolne do życia, ale naukowcy dodali komórki macierzyste do zarodków z innego embrionu świni.
Wyniki wywarły tak duże wrażenie na armii amerykańskiej, że przekazali Harry'emu 1,4 miliona dolarów dotacji na wyhodowanie ludzkich serc u świń. Naukowiec zamierzał kontynuować swoje badania pomimo moratorium NIH i był jednym z 11 autorów, którzy opublikowali list krytykujący decyzję ośrodka biomedycznego.
Naukowcy stwierdzili, że moratorium NIH stanowi zagrożenie dla rozwoju biologii komórek macierzystych, biologii rozwoju i medycyny regeneracyjnej, i kwestionują, czy komórki macierzyste mogą wytworzyć wysoce inteligentne, humanizowane zwierzę. W szczególności wskazali, że eksperymenty z ksenotransplantacjami, w których komórki nerwowe od ludzi są wszczepiane do mózgów myszy, nie doprowadziły do zbyt inteligentnych gryzoni.
Ludzkie komórki macierzyste (czerwone) w zarodkach myszy na etapie blastocysty
Na wszelki wypadek niektórzy badacze pracujący nad chimerą nie pozwalają na narodziny swoich tworów. Embriolodzy badają zarodki w celu uzyskania informacji na temat wkładu ludzkich komórek macierzystych w rozwój płodu.
Niemniej, pomimo tego, że niektóre laboratoria grają w to bezpiecznie, chimeryczne zwierzęta już istnieją - na przykład myszy wyposażone w ludzki układ odpornościowy. Takie zwierzęta powstają poprzez wprowadzenie komórek wątroby i grasicy z abortowanych ludzkich embrionów do organizmu już urodzonych gryzoni.
Największym zainteresowaniem naukowców cieszy się tworzenie chimer na etapie blastocysty, kiedy płód jest kulką składającą się z kilkudziesięciu komórek. Ta metoda nazywa się komplementacją zarodków.
W 2010 roku naukowcom z Japonii udało się stworzyć myszy, których trzustka była w całości złożona z komórek szczurzych. Hiromitsu Nakauchi, główny autor pracy, postanowił później stworzyć „ludzką świnię”, dla której musiał przenieść się do Stanów Zjednoczonych, ponieważ komitety naukowe w Japonii nie aprobują takich eksperymentów.
Naukowiec pracuje obecnie na Uniwersytecie Stanforda na stypendium Kalifornijskiego Instytutu Medycyny Regeneracyjnej. Powiedział, że większość pluripotencjalnych komórek wstrzykniętych do embrionów w jego laboratorium pochodzi z jego własnej krwi, ponieważ bariery biurokratyczne uniemożliwiają zewnętrzną rekrutację ochotników.
Większość ludzi, słysząc słowo „chimera”, wyobraża sobie potwory stworzone przez szalonych naukowców. Naukowcy muszą udowodnić, że ludzkie komórki mogą się rozmnażać i tworzyć kompletne i zdrowe organy zwierząt. Myszy i szczury są genetycznie dość zbliżone, więc tworzenie chimer w tym przypadku nie stanowi problemu. W przypadku ludzi i świń, których wspólny przodek żył 90 milionów lat temu, sytuacja może wyglądać inaczej.
Naukowcy testują już uzupełnianie embrionów świń ludzkimi komórkami macierzystymi, ale badania rozpoczęły się dopiero po zatwierdzeniu przez trzy komisje bioetyczne. Uniwersytet Stanforda, który prowadzi badania, ograniczył czas rozwoju zarodka do 28 dni (prosięta rodzą się w 114 dniu). Niemniej jednak płód będzie wystarczająco rozwinięty, aby móc określić, jak dobrze tworzą się zawiązki narządów.
W zeszłym tygodniu NIH zaproponował zastąpienie moratorium dodatkową ekspertyzą, którą miałby przeprowadzić komitet etyków i ekspertów ds. Dobrostanu zwierząt. Uwzględnią takie czynniki, jak typ komórek ludzkich, ich umiejscowienie w zarodku oraz możliwe zmiany w zachowaniu i wyglądzie zwierzęcia. Ustalenia ekspertów pomogą PZH zdecydować, czy recenzowany projekt jest wart finansowania.