W laboratoriach matki natury odbywają się dziwne eksperymenty: bliźnięta wchłaniają się w łonie matki, matka nie jest matką swoich dzieci, a rodzeństwo, aby przeżyć, łączy się w jeden organizm. Genetycy od stu lat doganiają naturę, ale do dziś nie potrafią jej przekroczyć. Mamy więc chimeryzm
Mieszkanka Stanów Zjednoczonych, Lydia Fairchild, spotkała niemiłą niespodziankę, gdy po rozwodzie wystąpiła o zasiłek socjalny. Jej mąż musiał potwierdzić ojcostwo analizą DNA - a ta ostatnia wykazała, że to Lydia nie była matką dwójki wspólnych dzieci (a jednocześnie trzeciego, z którym była wówczas w ciąży). Początkowo sugerowano, że przyczyną był przeszczep tkanki lub transfuzja krwi, ale ani kobieta, ani dzieci nie byli narażeni.
Państwo złożyło pozew o oszustwo. Adwokat pani Fairchild uratował sytuację - przekazał sądowi artykuł z New England Journal of Medicine:
52-letnia nauczycielka z Bostonu Karen Keegan wymagała przeszczepu nerki. Trzech jej synów zgodziło się zostać dawcami, ale analiza genetyczna wykazała, że dwoje z nich nie jest krewnymi ich własnej matki! Badania ustaliły wiele ciekawych faktów: w szczególności okazało się, że Karen miała siostrę bliźniaczkę, która we wczesnej fazie rozwoju embrionalnego połączyła się z przeżywającym embrionem. Nauczyciel z Bostonu okazał się chimerą - stworzeniem, w którego ciele znajdują się tkanki z różnymi zestawami genów, nie ingerując w siebie nawzajem.
W precedensie z panią Fairchild wszystko okazało się jeszcze bardziej skomplikowane - DNA dzieci Lydii świadczyło jedynie o pokrewieństwie z ich babcią, matką pani Fairchild. Można to było ustalić tylko dzięki analizie włosów, a włosy na głowie i łonie kobiety zawierały inny materiał genetyczny. Pani Fairchild wyszła sucho, a jej historia w 2006 roku była poświęcona programowi „Mój bliźniak we mnie”.
Oficjalnie odnotowano około czterdziestu przypadków chimeryzmu, ale w rzeczywistości jest ich znacznie więcej. Z dużym prawdopodobieństwem słynny maniak Chikatilo, którego grupa krwi i dane nasienia nie zgadzają się, był chimerą. Czasami chimeryzm pojawia się przypadkowo podczas prób zapłodnienia in vitro lub sztucznej inseminacji: naukowcy z Niemiec opisali pacjenta, u którego 99% komórek w organizmie zawierało żeński zestaw chromosomów XX i 1% - męskiego XY. Jak się okazało, jej brat bliźniak zmarł przy urodzeniu, ale jego komórki żyły w ciele jego siostry.
A to tylko przypadki zgłoszone do ogólnej społeczności medycznej.
Film promocyjny:
Łapy, skrzydła i ogon
Określenie „chimera” pochodzi z mitologii greckiej - jest to „złożony” potwór z ciałem kozła, głową lwa, ogonem węża itp. Tworzą go brzydkie potwory - półkobieta, półwężowa kolczatka i gigant Tyfon, według jednej wersji zabity przez bohatera Bellerophon. W biologii chimera, jak już wspomniano, to stworzenie o heterogenicznym materiale genetycznym, które współistnieje w jednym organizmie. Termin ten po raz pierwszy wprowadził w 1907 roku niemiecki botanik Hans Winkler, który nazwał rośliny otrzymane w wyniku szczepienia psiankowatych na chimerach łodyg pomidora. Inny botanik, Erwin Baur, wyjaśnił naturę tego zjawiska. A pierwsze „złożone” zwierzę zostało skonstruowane w 1984 roku - sztuczna „mozaika” owcy i kozy, młodego czworga rodziców, z których część zawierała genom owcy, a część - koziego.
Chimeryzm u roślin jest wynikiem naturalnych mutacji lub przeszczepów, kiedy gałąź rośliny jednego gatunku jest dodawana do pnia innego. Eksperymenty Luthera Burbanka ze słynną Russet Burbank, odmianą ziemniaka, która obecnie stanowi do 50% upraw ziemniaka w Stanach Zjednoczonych, śliwki bez pestek i pachnącą ananasem pigwę, były głównie dziełem Frankensteina w świecie roślin.
To samo zrobił słynny Michurin, który dokładnie zbadał, w jaki sposób podkładka (młoda roślina, na której sadzi się cudze cięcie) wpływa na plon, żywotność i inne właściwości zrazu. Reakcja „przeszczep przeciwko gospodarzowi”, z powodu której przeszczepy narządów u ludzi i zwierząt są tak niebezpieczne, jest na ogół niezwykła w przypadku roślin. Jedyną trudnością jest to, że zielone chimery z reguły nie przekazują swoich właściwości w drodze dziedziczenia, należy je rozmnażać wegetatywnie.
Chimeryzm u ssaków może wynikać z kilku procesów, zarówno naturalnych, jak i sztucznych. Pierwszy to tzw. Chimeryzm tetragametyczny, w którym łączą się ze sobą dwa jaja, z których każde zapładnia się własnym nasieniem lub dwa zarodki we wczesnych stadiach rozwoju, w wyniku czego różne narządy lub komórki takiego organizmu zawierają inny zestaw chromosomów. Typowym przykładem takiego chimeryzmu są historie „połkniętych bliźniaków”.
Drugi to mikrochimeryzm … Komórki dziecka mogą dostać się do układu krążenia matki i zakorzenić się w jej tkankach (mikrochimeryzm płodu). Na przykład komórki odpornościowe płodu mogą (przynajmniej przez kilka lat) wyleczyć matkę z reumatoidalnego zapalenia stawów, pomóc odbudować mięsień sercowy po wystąpieniu niewydolności serca w czasie ciąży lub zwiększyć odporność matki na raka. I odwrotnie, komórki matki przenikają przez barierę łożyskową do płodu (mikrochimeryzm matczyny). Nie bez jego pomocy powstaje system odporności wrodzonej: układ odpornościowy płodu jest „wytrenowany”, aby opierał się chorobom, na które matka rozwinęła odporność. Drugą stroną tej monety jest to, że dziecko w łonie matki może stać się ofiarą własnych chorób. W szczególności taka choroba autoimmunologiczna,podobnie jak toczeń noworodkowy, często występuje u dzieci, których matki mają toczeń rumieniowaty układowy.
Trzeci wariant naturalnego chimeryzmu jest „bliźniaczy”, gdy w wyniku fuzji naczyń krwionośnych bliźniaki heterozygotyczne przenoszą swoje komórki do siebie (nie tymi samymi komórkami, jak u homozygot, ale z różnymi zestawami genów, jak u rodzeństwa). W ten sposób wspomniany pacjent z Niemiec stał się chimerą.
Kolejnym wariantem chimeryzmu jest transplantacja, gdy po transfuzji krwi lub przeszczepie narządu komórki własne organizmu ludzkiego współistnieją z komórkami dawcy. Jest to bardzo rzadkie, ale zdarza się, że komórki dawcy są całkowicie „wbudowane” w organizm biorcy - np. Kilka lat temu, po przeszczepie wątroby, grupa krwi australijskiej dziewczynki zmieniła się na zawsze.
Ostatnią opcją jest przeszczep szpiku kostnego, w którym lekarze dokładają wszelkich starań, aby z pacjenta wydobyć chimerę i sprawić, by przeszczepione komórki działały zamiast komórek gospodarza.
Własny szpik kostny pacjenta jest zabijany promieniowaniem i specjalnymi lekami, w jego miejsce wstrzykuje się komórki krwiotwórcze dawcy i czekają. Jeśli badania wykażą chimeryzm dawców, wszyscy są zadowoleni, proces trwa, a jeśli uda nam się poradzić sobie z odrzuceniem przeszczepu, to jest szansa na wyzdrowienie. Ale powrót „rodzimych” komórek oznacza szybki nawrót choroby.
Chimery laboratoryjne
Historia embrionów chimerycznych rozpoczęła się od babek dr. Raya Owena i kurczaków dr. Petera Briana Medawara, dzięki czemu opracowano mechanizm chimeryzacji.
Cielęta i kury Owen jako pierwszy zauważył, że u cieląt bliźniaczych komórki z heterogenicznym materiałem genetycznym doskonale współistnieją w organizmie, a przyczyną tego jest fuzja naczyń krwionośnych. Dr Medawar najpierw złożył kurze jaja z wyciętymi "okienkami", następnie eksperymentował z wprowadzaniem kultur kaczych komórek do zarodków kurzych, następnie zaczął łączyć układ krążenia zarodków kurzych, aż wreszcie sformułował termin "tolerancja immunologiczna" - gotowość organizmu do przyjmowania obcych komórek. Był pierwszym, który wszczepił embrionom myszy jedną czystą linię komórek embrionalnych z innej, a następnie przeszczepił płaty skóry do przeżywających chimer, aby wykazać, że przeszczepione biomateriały zachowują właściwości ich natywnego organizmu i nie są jednocześnie odrzucane. Naukowcy z Chicago i Liverpoolu stworzyli w laboratoriach chimery z drewna i myszy domowych, wstrzykując dodatkowy materiał genetyczny do zarodków na etapie blastocysty.
Myszy okazały się całkiem żywotne: bardziej aktywne niż myszy domowe, ale mniej aktywne niż myszy leśne. W Rosji z powodzeniem hodowano chimery z kurczaka - białe leghorny z czerwonymi rodelandzami.
Zabawkowych mężczyzn
Inną opcją tworzenia chimer jest wprowadzenie ludzkiego DNA do jaja zwierzęcia. Materiał genetyczny cybrydów - hybryd komórkowych - jest prawie całkowicie ludzki, otrzymują od zwierzęcia jedynie mitochondrialne DNA. To prawda, że próby doprowadzenia hybrydowych embrionów do narodzin chimer na współczesnym poziomie nauki są skazane na niepowodzenie; poza tym klonowanie ludzi, a tym bardziej tworzenie chimer człowiek-zwierzę, jest prawnie zabronione we wszystkich krajach rozwiniętych. A takie skomplikowane eksperymenty nie mają sensu. Kilkadziesiąt cybrydowych embrionów, stworzonych do celów czysto badawczych, zostało zniszczonych kilka dni po rozpoczęciu podziału jaj.
Lekarze i homunkulusy
Naukowcom zajęło około dwudziestu lat (od pierwszej udanej operacji dr Thomasa), aby nauczyć się wybierać dawców i biorców, którzy są kompatybilni z ludzkimi antygenami leukocytów - białkami, których niedopasowanie wyzwala kaskadę reakcji molekularnych prowadzących do odrzucenia przeszczepu oraz jak zwalczać odrzucenie za pomocą leków. tłumienie odporności. Do 1990 roku wykonano około 4000 przeszczepów szpiku kostnego - mniej niż obecnie wykonywanych w ciągu roku. Obecnie pięcioletni wskaźnik przeżycia (w rzeczywistości - wyzdrowienia) dla ostrej białaczki wynosi 65%. W związku z tym stało się możliwe zaobserwowanie nieoczekiwanych skutków chimeryzmu.
Zarówno lekarze, jak i bliscy pacjentów od dawna byli gotowi na to, że po przeszczepie może zmienić się grupa krwi, czynnik Rh i struktura włosów - ale to bynajmniej nie wszystko.
Fakt, że przeszczep szpiku kostnego może nawet wyleczyć AIDS, jest przypadkowym odkryciem, szczęściem niemieckich lekarzy. Wiadomo, że około 1% Europejczyków jest odpornych na HIV. 42-letni Amerykanin, chory na chłoniaka i AIDS, przeszedł przeszczep szpiku kostnego w celu leczenia jednej ze swoich chorób. I nieoczekiwanie dla wszystkich (w tym lekarzy) został uzdrowiony z obu - jego dawca okazał się nosicielem mutacji zapewniającej odporność na wirusa i przekazał ją biorcy wraz ze szpikiem kostnym.
Know-how XXI wieku - postępy w terapii wewnątrzmacicznej komórkowej. Komórki macierzyste krwi są wstrzykiwane płodowi cierpiącemu na niedobór odporności, talasemię, granulocytozę - i teoretycznie dziecko powinno urodzić się zdrowe. W praktyce efekt można było osiągnąć tylko u płodów z niedoborem odporności, we wszystkich innych przypadkach, nawet przy minimalnym chimeryzmie, choroba nie ustępowała. Eksperymenty dotyczące kompleksowej terapii są aktywnie przeprowadzane na zwierzętach: najpierw wyłącza się odporność płodu, a następnie wykonuje się przeszczep. Ale eksperymenty na ludziach są wciąż daleko.
Chimeryzm na dobre
Medycyna oddała w swoje usługi możliwości chimeryzmu jeszcze przed całkowitym zbadaniem tego zjawiska. W 1940 roku podjęto pierwszą próbę przeszczepienia szpiku kostnego brata pacjentowi z niedokrwistością aplastyczną. W 1958 r. Sześciu jugosłowiańskich fizyków, którzy odnieśli obrażenia w wypadku w elektrowni atomowej, zostało poddanych przeszczepowi szpiku kostnego w Paryżu, pięciu z nich przeżyło. W 1957 roku w Stanach Zjednoczonych dr Edwardowi Thomasowi udało się (po naświetlaniu całego ciała) wszczepić przeszczep u dwojga dzieci chorych na białaczkę. Dzieci wkrótce zmarły, a 10 lat później, z 417 przeszczepów przeprowadzonych przez Thomasa, tylko trzy zakończyły się sukcesem. W 1968 roku przeprowadzono całkowicie udany przeszczep: dziecku z ciężkim niedoborem odporności wstrzyknięto szpik kostny brata. Pacjent wyzdrowiałstając się chimerą - zamiast własnych komórek krew w organizmie produkowała komórki „braterskie”. A Edward Thomas w 1990 roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny.
„Popular Mechanics # 2 2012”