A tudósok létrehoztak egy ember-sertés hibridet, de etikai okokból megsemmisítették az embriót. A tudósok először hoztak létre embriót emberi és sertés sejtekkel

Az embriótranszfer az embriók egyik női test méhéből a másikba történő átvitelére használt technológiák gyűjtőfogalma. Ezt a technológiát elsősorban szarvasmarháknál alkalmazzák, de nagyon jól alkalmazható sertéseknél is – elképzelhető, hogy a jövőben szélesebb körben is alkalmazzák majd ezt a technológiát.

S. L. Thurlow és J. R. Dobrinsky, Minitube Nemzetközi Biotechnológiai Központ, Horeb, Wisconsin, USA

Ez a cikk bemutatja a sertés embriótranszfer alapjait (egy olyan technológia gyűjtőfogalma, amely a jövőben egyre gyakoribbá válhat a sertésiparban). Miután a petesejt vagy a „tojás” megtermékenyült egy spermával, zigóta képződik. A sertéshúsipar sok éven át az embriófejlődés korai szakaszában történő embriótranszfer típusaira helyezi a hangsúlyt.

Mi az embriótranszfer?

Az embriótranszfer (ET) a reproduktív tudomány területére utal, és magában foglalja az embriók eltávolítását egy női test (donor) méhéből, és egy vagy több embrió átültetését egy nősténybére (recipiensbe). Az első embrióátültetéssel előállított emlős utódot csaknem 119 évvel ezelőtt nyulakban hozták létre! Az embrióátültetés eredményeként létrejött első malacok 1950. március 27-én születtek Ukrajnában. Azóta a sertések szaporodásával kapcsolatos kutatások, beleértve az ovulációt, a megtermékenyítést, a magzati fejlődést, a perzisztenciát, a migrációt, a beágyazódást és a túlélést, az embriótranszferrel kapcsolatos kutatásokból fejlődtek ki.

Az embriótranszfer ma már globális iparág, 2005-ben körülbelül 955 000 kereskedelmi (nem kutatási célú) emlős embriótranszfert hajtottak végre, amelyek 92%-a szarvasmarháknál történt. A fennmaradó 8%-ot főként juhból, kecskéből, sertésből és lóból nyerik. Becslések szerint évente körülbelül 10 000 in vivo (állatokból származó) és több mint 40 000 in vitro (in vitro – laboratóriumi kutatási projekt) sertés embriót ültetnek át évente. A legfontosabb országok, amelyek ezekről a tevékenységekről szolgáltatnak adatokat a Nemzetközi Embrióátültetési Társaságnak, az USA, Kanada, Tajvan, Korea és az Európai Unió országai.

Hogyan történik az ET sertéseknél?

A kocáknál az embrióátültetés szokásos módszere, amint azt régóta alkalmazzák, a ventrális középvonali laparotomia.

A kereskedelmi embriótranszfer évek óta praktikus alternatíva az állattenyésztésben. Szarvasmarháknál a szaporodási traktus és az állat mérete lehetővé teszi a nemi traktus rektális tapintását, ami lehetővé teszi az embrió további nem sebészi rektális-vaginális transzcervicalis lerakódását az ipsilateralis (ovulációs oldali) méhszarvban. Sertéseknél kisebb méretük miatt a nem műtéti végbél-vaginális transzcervicalis embriótranszfer korlátozott vagy tilos. Ezen túlmenően a sertés szapora állat, jellegzetes hosszú méhszarvaival, amely szükséges a malacok ivadékának vagy almának vemhesség alatti viseléséhez. A sertésekre jellemző az ilyen hosszú méhszarvak jelenléte, valamint a „dugóhúzós” méhnyak, amely megakadályozza az embriók nem műtéti transzcervikális összegyűjtését és lerakódását. Így a tudósok és az állatorvosok régóta használnak ventrális középvonali laparotomiát az embriók helyreállítására és a befogadó sertésbe való átvitelére.

Túlzó az ET a sertések számára?

A kocákban az embrióátültetést hosszú ideig ventrális középvonali laparotomiával végezték.

A sertés alomhozó faj. Ezenkívül a szarvasmarhától eltérően, ahol az ET-t is széles körben alkalmazzák, a sertéseknek viszonylag korai pubertása és rövid vemhességi ideje van. Így a sertéspárosítás során a mesterséges megtermékenyítés (AI) során végzett agresszív szelekció már lehetővé teszi a genetikai fejlődést anélkül, hogy szükség lenne ET-re.

Ha igen, milyen tényezők motiválják a sertéstartókat, hogy továbbra is különböző embrióátültetési módszereket alkalmazzanak? Itt van néhány közülük:

Genetikai haladás

Mesterséges megtermékenyítéssel egy generáció alatt a genetikai anyagnak csak 50%-a változtatható meg, míg az embrióval a genetikai anyag 100%-a vagy egy teljesen új genomot lehet bevinni.

Piacok bővítése

A sertéságazat világszerte folyamatosan terjeszkedik, és olyan vállalatok megjelenése jellemzi, amelyek nemzetközi szinten működnek, és az élő állatok értékesítése helyett az embriótranszfer költséghatékony lehetőségeit tudják majd kihasználni. Ezenkívül lehetővé teszi a kisebb vállalkozások számára, hogy versenyképesebbé váljanak azáltal, hogy egyedi genetikai mintákat értékesítenek tartósított minták/átültetett embriók formájában.


Az egészségügyi kockázatok csökkentése

Az embriótranszfer felhasználható a sertések egészségügyi problémáinak leküzdésére. Az embriók eltávolíthatók az olyan betegségekben szenvedő kocákból, mint a pszeudorabies vagy a sertés szaporodási és légúti szindróma (PRRS), amelyeket azután „lemosnak” és áthelyeznek a betegségtől mentes recipienseknek az egészséges állomány biztosítása érdekében. Az ET-nek ez az egyedülálló tulajdonsága felhasználható az állományok közötti betegségek kialakulásának kockázatának minimalizálására vagy kiküszöbölésére, és a kívánt genetikai fejlődés elérésére. Az ET ezen alkalmazását „genetikai mentésnek” nevezték.

Genetikai tőkeáttétel

Más biotechnológiák, mint például az embrióklónozás és a mélyhűtés alkalmazása, ET-t igényel az élő utódok szaporodásához.

Gyógyszer

A sertés szervek anatómiai, fiziológiai és méretbeli hasonlóságuk miatt a leginkább kompatibilisek az emberi szervekkel. Etikai szempontból használatuk kevésbé vitatott, mint a főemlősök szerveinek használata. Az elmúlt évtizedben megháromszorozódott a szervátültetésre váró betegek száma az Egyesült Államokban. Az Egyesült Államok Egészségügyi Minisztériumának és Emberadományozási Programjának több mint 50 000 szervátültetési kérelme van. Az embrióátültetési eljárás fontos lépés a genetikailag módosított sertések fejlesztésében és termelésében, amelyek szervei alkalmasak az emberbe történő átültetésre. Ezenkívül a sertést alkalmasabb állatnak találták az emberi betegségek kísérleti modellezésére. Az Egyesült Államokban rágcsálókon vagy az emberi betegségek egyéb standard modelljein végzett vizsgálatoknak csak 8%-a, amelyek klinikai vizsgálatokig jutottak el, valóban az emberi kezelésre alkalmas késztermékhez vezetnek. A sertés egyedülálló fiziológiája és anatómiája alkalmasabbá teszi az emberi betegségek modellezésére, és a sertést ma már aktívan használják génmanipulációra, és kísérleti modell az olyan betegségek szaporodására, mint az érelmeszesedés, diabetes mellitus, cisztás fibrózis, izomdystrophia, rák és egyéb súlyos betegségek.

mi az alapja?

Az alábbiakban felsoroljuk azokat a technikai tényezőket, amelyek szerepet kapnak az ET és a sertéssebészet integrálásakor.

Az ivarzási ciklus szabályozása

A sikeres ET folyamat biztosítása érdekében a donor és a recipiens nőstényeket szinkronizálni kell (friss embriótranszferhez), hogy a recipiensek körülbelül egy időben menjenek ivarzásba, mint a donorok.

Szuper ovuláció

Bár egy sertésnek ivarzási ciklusonként 10 és 25 tojása van az „ovuláció” során, a donor hormonálisan stimulálható, hogy több megtermékenyített petéket termeljen, ami a donor termelékenységét növeli, mivel az ET folyamat magában foglalja az embriók eltávolítását a donor nőstényekben. A szuperovuláció azonban nem szükséges a sikeres ET-hez.

Hő érzékelése

Mind a donorok, mind a recipiensek esetében megbízható és konzisztens módszereket kell alkalmazni az ivarzás kimutatására és rögzítésére, hogy a recipienseket pontosan lehessen párosítani az egyes donorokkal és embrióikkal.

Mesterséges megtermékenyítés

A legtöbb fajnál az ET-t általában mesterséges megtermékenyítéssel (AI) kombinálják, mert a termelők ki akarják használni a fajtatiszta donor nőstények és a fajtatiszta hímek keresztezését.

Az embrió újraélesztése és átültetése

A technológia gyorsan fejlődik, de jelenleg számos sebészeti, kombinált és nem sebészi technikát értékelnek annak meghatározására, hogy melyik a leghatékonyabb és legmegfelelőbb a sertések számára. Jelenleg a sebészeti újraélesztés és transzplantáció nyújtja a legkövetkezetesebb eredményeket.

Adományozók és kedvezményezettek

A női donoroktól nyert embriókat recipiensbe kell átültetni. A donorok lehetnek anyai vagy apai, de a recipienseknél előnyben részesítik az anyai vonalat. A donorok és a recipiensek lehetnek kocasüldők vagy kocák, és sokkal kényelmesebb a sebészeti beavatkozásokat kocasüldőkben végezni.

Embriók feldolgozása, vizsgálata

Elfogadható ET eredmények csak akkor érhetők el, ha az embriókat megfelelően előkészítik az átültetésre. A képzett személyzet steril berendezéseket és táptalajokat használ, amelyeket az embriók szaporítására és feldolgozására terveztek az újraélesztéstől a transzplantációig, ellenőrzött körülmények között.

Embrió szállítás

Az embriókat megfelelően azonosítani kell, és elő kell készíteni a címzett helyre történő szállításra. A szállítás magában foglalhatja a szállítást, szállítást vagy repülést egyik helyről a másikra. Az embriók 72 órán keresztül nevelhetők, alacsonyabb végeredménnyel.

A nem sebészeti transzplantáció egy viszonylag új technológia, amelyet a Murciai Egyetem kutatói fejlesztenek ki

Az embrió megőrzése

Az újraélesztést követően az embriók tenyészthetők a szállítás során, különösen, ha az ET az újraélesztést követő 24 órán belül megtörténik. Alternatív embriómegőrzési módszereket fejlesztettek ki, beleértve az embriók akár 48–72 órás alacsony hőmérsékleten történő tárolását és az embriók üvegesítését a hosszú távú krioprezerváció érdekében. Az embriókultúra-megőrzés hagyományos módszereivel ellentétben ezek a technológiák fontos szerepet fognak játszani a jövőben a globális embriótranszplantációs ellátási programban.

Mi a jövő?

Jelenleg az embriótranszfer esetek 85%-ában jellemző eredménynek a vemhesség és fialás elérését kell tekinteni, az embrionális túlélés (a recipiensek vemhességét is figyelembe véve) 50-55%. Ezen mutatók kombinációja arra utal, hogy az embriótranszfer az esetek 50%-ában malacok születését eredményezi. Az eredmények az ET okától függenek. Az ET alkalmazása a genotípusok megmentésére olyan donoroktól, akiknek egészsége veszélyben van, kevésbé hatékony lehet, mint az ET alkalmazása a genetikai anyag egészséges állományokba történő átvitelére (lásd 1. táblázat). A tenyésztési idő hossza befolyásolhatja a nemzetközi transzplantáció eredményeit. A sertés embrió átültetése, amelyet sikeresen alkalmaztak a sertéstermelés különböző területein, azt mutatja, hogy érdemes megfontolni ezt a megbízható eljárást. Kísérleti adataink szerint a hatékonyság csökkenésének nagyobb kockázata a donorok és az embrió minőségével függ össze a genetikai mentésben. Az embrióátültetés gyakorlati megvalósítása speciális helyiségeket, felszerelést és képzett sebészcsoportot igényel.

Lehetséges-e az ET nem műtéti módszerrel?

Az elmúlt évtizedben sok kutatást szenteltek a sertésekben megvalósíthatóbb és megismételhetőbb, nem sebészi embriótranszfer módszereinek. A más fajokból származó technikák átvétele korlátozott az állat kisebb mérete és a sertés szaporodási rendszerének egyedi jellege miatt. Folyamatban vannak a kutatások annak érdekében, hogy előrehaladást érjenek el a sertések nem sebészeti ET technikáinak a mezőgazdasági gyakorlatba való átültetésében. A legbiztatóbb eredményeket a Murciai Egyetemen, Dr. Emilio Martinez által kifejlesztett katéter alkalmazásával érte el. 70,8%-os ellési arányt és alomonként 6,9 malacot sikerült elérni a katéterrel, amely már elérhető a Minitube-ban. A folyamatban lévő kutatási erőfeszítések a nem sebészeti ET módszerekre összpontosulnak, hogy versenyképessé tegyék ezeket a technológiákat, és az ET módszereket gazdaságosabbá és praktikusabbá tegyék a sertéstenyésztők számára.


A jövőben azonban a sertéstartásban általánossá válik az embrióátültetés, ez csak idő kérdése. Számos globális piaci erő és technológiai áttörés járul hozzá ehhez az elkerülhetetlen tényhez. Izgalmas időszak ez, hogy részt vehessünk ebben a folyamatban lévő átfogó erőfeszítésben, amelynek célja a gyártók számára kínált új lehetőségek feltárása és azonosítása.

A tudósok létrehozták az első ember-sertés kimérát. Az IFLscience.com portál szerint egy nemzetközi kutatócsoport végzett egy kísérletet, amelynek során sikerült olyan embriót szerezniük, amely egy sertés és egy ember hibridje.

Emberi őssejteket juttattak be a korai stádiumú sertés embriókba. Ennek eredményeként több mint kétezer hibridet kaptak, amelyeket bevittek a koca testébe. 186 embrió fejlődött kimérákká – genetikailag eltérő sejtekből álló organizmusokká.

Az embrió 10 ezerből mindössze 1 sejtje volt ember, de az, hogy az emberi sejtek egyáltalán gyökeret vertek és egyetlen szervezet részeként működtek, már nagy lépés a tudomány számára. Korábban a tudósok nem tudták az embert egy másik nagy állattal keresztezni. Ezt különösen az élőlények eltérő fejlődési üteme nehezíti: például a vemhesség embernél 9 hónapig, sertéseknél átlagosan 112 napig tart.

A tudósok abban reménykednek, hogy a jövőben az emberi és sertéssejtek keresztezésével kapcsolatos kísérletek lehetővé teszik a transzplantációhoz „ideális” szervek hasonló kitermelését, amelyeket a recipiens saját sejtjeiből nyernek, anélkül, hogy az átültetés utáni kilökődés veszélye állna fenn. Az ezen a területen végzett kísérletezés új gyógyszerek biztonságosabb és hatékonyabb kipróbálásához is vezethet.

Világszerte hiány van az átültetésre alkalmas szervekből. Az emberek évekig várnak a szervátültetésre; egyesek meghalnak anélkül, hogy megfelelő donorra várnának. Ennek ellenére a problémát megoldani képes tudományos kísérletek nagy közfelháborodást és vitát váltanak ki az etikáról.

Emiatt az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézete (NIH), az orvosi fejlesztésekért felelős vezető kormányzati ügynökség 2015-ben megtagadta az ilyen kísérletek finanszírozását. 2016 augusztusában az NIH javasolta a moratórium feloldását ezekre a tanulmányokra vonatkozóan, de ez még nem történt meg.

A sertés és az emberi embriókat 28 napig hagyták kifejlődni (ez az időszak a sertés vemhesség első trimeszterének felel meg). Miután életképesnek bizonyultak, eltávolították őket a koca testéből.

„Ez elég hosszú ahhoz, hogy megértsük, hogyan keverednek a sertés és az emberi sejtek, de nem elég hosszú ahhoz, hogy etikai vitát keltsenek a felnőtt kiméra állatokkal kapcsolatban” – mondta Juan Carlos Izpisua Belmonte, a kaliforniai Salk Biológiai Tanulmányok Intézetének professzora.
Az ember-sertés hibrid létrehozásának gondolata a rászorulók szervátültetésére valóban elképesztő. Az ilyen kísérletek etikájával kapcsolatos vita még sokáig, ha valaha is, folytatódni fog. Hiszen ma az emberek, akik mindennap húskészítményt fogyasztanak, valahogyan ugyanabban a világban élnek együtt, és azok, akik természetellenesnek tartják, hogy csak azért neveljenek állatokat, hogy megegyék.

Az iflscience.com anyagai alapján

A világ közelebb került ahhoz az etikai dilemmához, amelyre gondolni sem akartunk. A tudósok úgy állították elő az embriókat, hogy sertésekből és emberekből származó DNS-t kombináltak, hogy úgynevezett kimérát hozzanak létre. Néhány hétig fejlődtek, mielőtt elpusztultak. Feltételezhető, hogy a hibrid embriók hamarosan továbbfejlődnek, de a technikai problémák megnehezítették kialakulásukat, mint azt a tudósok várták.

Hogyan jelennek meg a kimérák?

A kimérák két, különböző fajokból származó megtermékenyített sejtből vagy zigótából képződő organizmusok. Ahogy a neve is sugallja, maradniuk kell JK Rowling vagy az ókori mitológia lapjain, de jó okai vannak annak, hogy egyes tudósok miért akarják létrehozni őket. Különösen az emberek halnak meg a donorszervek, például a szív és a vesék hiánya miatt. Erre a problémára megoldást jelenthetnek a megtermékenyített sertés- és emberi sejtek kombinálásával létrehozott kimérák, amelyek a sajátunkhoz elég hasonló szerveket biztosítanak ahhoz, hogy hatékonyan átültethetők legyenek.

Etikai kérdések

Sokan azt hiszik, hogy az ötlet még rémisztően is hangzik, de mások azt állítják, hogy nem rosszabb, mint állatokat tenyészteni, gyakran szörnyű körülmények között, csak azért, hogy megegyék őket. Ráadásul nehéz lenne elmagyarázni annak az embernek, akinek egyetlen reménye a túlélésre a kiméra mája, hogy ez az ötlet túlságosan visszataszítónak tűnik a megvalósításhoz. Tudományos-fantasztikus írók és filozófusok egy ideje próbáltak megküzdeni ezzel az etikai problémával, de a politikai intézmények és a közvélemény hajlamos volt a bonyolult dolgok kosarába szorulni, amelyek miatt egyelőre nem kell aggódnunk.

Ezért a hibrid embrió sikeres létrehozásának bejelentése ébresztőként szolgál, hogy nem halogathatjuk tovább a probléma megoldását, és most kell foglalkoznunk vele.

A tudósok munkájának kezdeti szakasza

A Salk Intézet kutatója, Juan Carlos Belmonte professzor és csapata erőfeszítései megmutatták, hogy ennek a kérdésnek nemcsak etikai akadályai vannak. "A végső cél a működőképes és átvihető szövetek és szervek növekedése, de messze vagyunk ettől" - mondta Belmonte közleményében. "Ez egy fontos első lépés."

Belmonte azzal kezdte, hogy patkány őssejteket helyezett egérembriókba. Más kutatók ezt korábban is megtették. Ezután génszerkesztő eszközökkel eltávolította az egérben bizonyos szervek fejlődéséért felelős géneket, és patkányok megfelelőivel helyettesítette őket. "A patkánysejtek rendelkeznek a hiányzó egérgén funkcionális másolatával, így képesek kiszorítani az egérsejteket, és betölthetik a megüresedett réseket a szervek fejlődéséhez" - mondta Dr. Jang Wu, az első szerző, szintén a Salk Institute munkatársa.

Miért használnak sertés embriókat?

Korábban emberi őssejteket is injektáltak egérembriókba, de az eredmények jelentéktelenek. Belmonte és Wu tovább ment, és megpróbált emberi sejteket injektálni tehén- és sertésembriókba. A tehénembriókkal végzett munka egy része nehezebbnek és drágábbnak bizonyult, így a választás a sertések javára esett.

De még ezek után sem volt könnyű a munka. A fogantatástól a sertés születéséig kevesebb mint négy hónap telik el, így fejlődésük sokkal gyorsabb, mint az embereké.

Bár a csapatnak sikerült köztes humán pluripotens őssejteket szereznie, hogy kimérát hozzon létre egy sertés embrión belül, a hibrid inkább állatra, mint emberre hasonlított. A szerzők ezt jó eredménynek tartják, hiszen a legnagyobb etikai problémák közül sok akkor merül fel, amikor egy emberi agyú lényt létrehozunk.

Az embriók 3-4 hét után elpusztultak, és ebben a szakaszban életképesnek bizonyultak. A szerzők azon dolgoznak, hogy specifikus emberi géneket telepítsenek a későbbi kimérákba (ahogyan azt patkányoknál és egereknél tették), hogy több emberi szervet hozzanak létre.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete