w mitologii greckiej Chimera była wspaniałym potworem. Była to niezwykła mieszanka zwierząt, z głową lwa i stopami, głową kozła wyrastającą z jego pleców i wężowym ogonem. Spowodowało to wielkie zniszczenie, dopóki Bohater Bellerophon nie zabił potwora, z pomocą skrzydlatego konia, Pegaza.

w kategoriach naukowych słowo „chimera” zachowuje istotę swoich mitycznych korzeni. Chimera zbudowana jest z komórek, które pochodzą z dwóch (lub czasem więcej) organizmów., Te” macierzyste ” organizmy mogą należeć do tego samego lub różnych gatunków. Cechą charakterystyczną Chimery jest to, że poszczególne komórki w jej ciele nie są takie same; są one genetycznie różne. Zamiast mieszaniny genów z każdego organizmu macierzystego, dana komórka zawiera informację genetyczną tylko jednego organizmu macierzystego. Tak więc chimera składa się z populacji komórek, które są genetycznie identyczne z każdym z jej organizmów macierzystych.

niektóre przykłady chimer są już znane większości ludzi., Na przykład Chimery tkankowe wynikają z przeszczepów narządów lub przeszczepów tkanek (takich jak przeszczep szpiku kostnego). Po przeszczepie biorca nabywa dwa genetycznie różne typy tkanek i komórek, zgodnie z artykułem przeglądowym z 2007 roku Richarda R. Behringera, profesora genetyki na University of Texas MD Anderson Cancer Center w Houston, Texas, opublikowanym w czasopiśmie Cell Stem Cell.

Chimery mogą występować również w przyrodzie., Autorka Vivienne Lam wymieniła kilka przykładów naturalnego chimeryzmu u ludzi w artykule z 2007 roku opublikowanym w Science Creative Quarterly (University of British Columbia) journal. Mikrochimeryzm występuje, gdy tylko niewielka populacja komórek różni się genetycznie od reszty. Na przykład, w czasie ciąży, matka i rozwijający się płód może zamienić komórki macierzyste przez łożysko.

Innym przykładem jest chimeryzm tetragametyczny. Tutaj dwa oddzielne plemniki zapłodniają dwa oddzielne jaja, co idealnie doprowadziłoby do zestawu bliźniąt braterskich., Jeśli jednak oba embriony w jakiś sposób łączą się, tworząc pojedynczy płód z genetycznie odrębnymi komórkami, następuje chimeryzm tetragametyczny.

najczęściej jednak Chimery powstają w laboratorium w celach badawczych. Kiedy komórki różnych organizmów macierzystych łączą się, tworząc Chimerę, mogą się włączać do wielu części ciała Chimery., Komórki te mogą być komórkami somatycznymi-dowolną komórką w organizmie z wyjątkiem komórek rozrodczych-lub mogą być włączone do tkanek linii zarodkowej, gdzie wyspecjalizowane komórki rozrodcze lub gamety, takie jak plemniki i komórki jajowe, są produkowane, według Behringera.

przykładami takich narzędzi badawczych są myszy chimeryczne, które są hodowane do wykorzystania w badaniach genetycznych. Zwierzęta te zawierają dwa rodzaje komórek myszy, które wyrażają różne geny: jeden, w którym wszystkie geny myszy są nienaruszone, a drugi, w którym jedna kopia danego genu jest usuwana, lub ” znokautowana.,”Seria kroków kojarzenia z użyciem takich chimerycznych myszy ostatecznie skutkuje pewnym potomstwem, w którym interesujący gen jest całkowicie znokautowany we wszystkich komórkach, zgodnie z artykułem opublikowanym przez Nature Education. Pomaga to naukowcom w pełni zrozumieć funkcję i znaczenie tego konkretnego genu w żywym organizmie modelowym.

powstały także różne międzygatunkowe Chimery. Na przykład rok 1984 oznaczał rozwój pierwszej Chimery koziej i owczej, zwanej „geep”, według University of Wisconsin-Madison., Obszary ciała geep, które zawierały komórki owiec i DNA były wełniaste, podczas gdy obszary z komórkami kóz i DNA były Owłosione.

Chimery ludzkie i zwierzęce

Chimery ludzkie i zwierzęce są kolejnym przykładem Chimery międzygatunkowej, generowanej podczas wprowadzania ludzkich komórek do zwierząt. Można to zrobić za pomocą różnych technik. Ludzkie komórki i tkanki mogą być szczepione na embriony, płody lub dorosłych kręgowców, Behringer powiedział., Chimery ludzkie i zwierzęce są również wytwarzane przez wprowadzanie ludzkich komórek macierzystych do zwierząt w różnych stadiach rozwojowych, czy to embrionalnych, płodowych lub poporodowych (po urodzeniu), zgodnie z artykułem z 2007 roku, również opublikowanym w czasopiśmie Cell Stem Cell.

według National Institutes of Health (NIH), dwie unikalne właściwości sprawiają, że komórki macierzyste są przydatne w badaniach: zdolność do replikacji i przywracania ich populacji bez większych ograniczeń oraz zdolność do tworzenia wielu różnych typów komórek i tkanek podczas wczesnego rozwoju.,

komórki macierzyste pochodzące z dorosłych narządów i tkanek są nieco ograniczone w typach komórek, które mogą tworzyć. Z drugiej strony, komórki macierzyste, które pochodzą z ludzkich embrionów (które mogą być również modyfikowane w laboratorium) lub komórki, które są genetycznie zmodyfikowane, aby powrócić do stanu podobnego do komórek macierzystych, są uważane za „pluripotent”, według Boston Children ' s Hospital. Oznacza to, że komórki te mają zdolność do rozwoju lub „różnicowania” we wszystkie główne typy komórek i tkanek ludzkiego ciała.,

tak więc, gdy ludzkie komórki macierzyste są używane do generowania chimer ludzkich i zwierzęcych, zwłaszcza we wczesnych stadiach embrionalnych, mają zdolność do włączania się do różnych części ciała Chimery, w tym linii zarodkowej, i mogą tworzyć szereg typów komórek i tkanek.

Aplikacje

Chimery ludzkie i zwierzęce służą jako użyteczne środowisko testowe, aby pomóc naukowcom lepiej zrozumieć podstawy ludzkiej biologii i mechanizmy ludzkiej choroby., Jak zauważył Behringer w swoim artykule, wykorzystanie zwierząt laboratoryjnych jako modeli ludzkiej biologii lub chorób Nie w pełni odwzorowuje ludzką fizjologię. „Tak więc głównym celem badań nad chimerami ludzkimi i zwierzęcymi jest wytwarzanie ludzkich komórek u zwierząt” – napisał.

takie badania są prowadzone od dziesięcioleci. Na przykład w 1974 roku grupa naukowców z Danii zgłosiła pierwsze udane przeszczepienie wielu różnych ludzkich narządów płodu do modelu myszy laboratoryjnej o nazwie Naga mysz., Ich eksperymenty, opublikowane w artykule z 1974 roku w czasopiśmie Nature, wykazały, że ludzkie płuca płodu, nerki, trzustka, grasica, nadnercza, jądra i jajniki były w stanie ugruntować się i rozwinąć w nagiej myszy.

eksperymenty przeprowadzone w ostatnich latach skupiły się na rozszerzeniu potencjalnych zastosowań chimerycznego modelu człowieka-zwierzęcia. W artykule z 2004 roku opublikowanym w czasopiśmie Blood, autorzy opisali eksperymenty, w których ludzkie krwiotwórcze komórki macierzyste, lub krwiotwórcze komórki macierzyste, zostały przeszczepione do 55-do 60-dniowych płodów owiec., Oprócz tworzenia składników krwi i układu odpornościowego, te komórki łodygi mogą tworzyć komórki, takie jak kości i mięśnie. Autorzy odkryli, że krwiotwórcze komórki macierzyste były również zdolne do tworzenia funkcjonalnych ludzkich komórek wątroby. Naukowcy zasugerowali, że taki chimeryczny model może zapewnić sposób generowania dużej liczby ludzkich komórek wątroby w leczeniu chorób genetycznych u płodów lub noworodków, w których komórki wątroby są niedoborowe.

inna grupa badawcza wprowadziła ludzkie embrionalne komórki macierzyste do mózgów 14-dniowych myszy embrionalnych., Eksperymenty te, opisane w 2005 roku w artykule opublikowanym w czasopiśmie PNAS, wykazały, że ludzkie embrionalne komórki macierzyste tworzyły wiele różnych funkcjonalnych typów komórek nerwowych. Komórki te nadal rozwijały się w dojrzałe i aktywne ludzkie neurony w mózgu myszy. Autorzy podkreślili znaczenie posiadania żywego środowiska, w którym można badać rozwój neuronalny człowieka., Ponadto zaproponowali, że takie Chimery mogą pomóc w opracowywaniu nowych modeli chorób neurodegeneracyjnych i psychiatrycznych, a także zapewnić potencjalne środki przyspieszające badania przesiewowe leków terapeutycznych.

posąg „Chimery z Arezzo” z około 400 roku p. n. e., znaleziony w Arezzo, starożytnym etruskim i rzymskim mieście w Toskanii., (Image credit: Carole Raddato)

względy etyczne

jak ludzie powinni myśleć o zwierzęciu, gdy naukowcy zaczną nasycać je cechami ludzkimi? To pytanie stanowi sedno wielu debat etycznych skupionych na generowaniu chimer ludzkich i zwierzęcych.

na przykład, może być wiele instynktownych zastrzeżeń do tworzenia takich chimer. Jest „Fuj factor”, czyli natychmiastowe uczucie wstrętu, powiedział artykuł z 2003 roku opublikowany przez Project Muse., To uczucie może być wyjaśnione przez postrzeganie, że tworzenie chimer ludzkich i zwierzęcych jest w jakiś sposób tabu i że pewne granice zostały przekroczone.

„jako takie istoty te zagrażają naszej tożsamości społecznej, naszemu jednoznacznemu statusowi jako istoty ludzkie” – napisali autorzy: Jason Scott Robert i Francoise Baylis. Ale potem pytają: „co sprawia, że człowiek jest jednoznaczny?”

pokolenie chimer ludzko-zwierzęcych w pewnym sensie zaciemnia linie określające tożsamość gatunków., Na przykład, jeśli ludzkie komórki pluripotencjalne mogły zintegrować się z tkanką zarodkową zwierzęcia, możliwe jest, aby chimera wytwarzała ludzkie jaja lub plemniki. I można bardzo dobrze zapytać, czy jeśli ludzkie neurony integrują się z mózgami zwierząt, czy istnieje możliwość zwiększenia możliwości i doświadczeń zwierzęcia do poziomu ludzkiego?,

ostatecznie Robert i Baylis podsumowali nieodłączną zagadkę w ocenie etyki generowania ludzkich i zwierzęcych chimer w ten sposób: „kiedy stajemy w obliczu perspektywy nie wiedząc, czy istota przed nami jest człowiekiem i dlatego jest uprawniona do wszystkich praw typowo przyznawanych istotom ludzkim, jesteśmy, jako naród, zdumieni.”

dla niektórych etyków prawa człowieka i zwierząt związane są z pojęciem „statusu moralnego.,”

„status moralny jest pojęciem, które odnosi się do moralnego znaczenia, jakie ma Jednostka, niezależnie od obaw lub interesów innych”, powiedział Robert Streiffer, profesor nadzwyczajny bioetyki i filozofii na Uniwersytecie Wisconsin-Madison. „Niektóre rzeczy nie mają statusu moralnego. Krzesło ma znaczenie moralne tylko wtedy, gdy inni o nie dbają (bo np. jest to ich własność). Ale inne rzeczy mają status moralny. Osoba lub zwierzę ma znaczenie, nawet jeśli nikt inny nie dba o tę osobę.,”

Streiffer zauważył, że status moralny jednostki determinuje rodzaje badań, do których może być wykorzystywana. W przypadku ludzi istnieją ścisłe ograniczenia dotyczące rodzajów badań, które mogą być prowadzone na niepokonanych osobach. „Odzwierciedla to pogląd społeczeństwa, że ludzie mają bardzo wysoki stopień moralności.”powiedział., – Natomiast przepisy dotyczące badań z wykorzystaniem zwierząt nieludzkich pozwalają na badania nad osobami niepokonanymi, które poświęcają swoje najbardziej podstawowe interesy — swoje interesy w unikaniu bólu i śmierci — w nadziei, że inni mogą ostatecznie skorzystać. Odzwierciedla to pogląd społeczeństwa, że zwierzęta mają niższy stopień statusu moralnego.”

Streiffer wyjaśnił, że chociaż wiele różnych teorii opiera status moralny jednostki na różnych cechach, ostatecznie są one determinowane przez fizyczne cechy ciała jednostki., Zgodnie z „stopniową teorią” statusu moralnego, jeśli fizyczny skład jednostki zostanie odpowiednio zmieniony w określony sposób, może to teoretycznie zmienić status moralny tej jednostki. Dlatego można rozpocząć badania ze zwierzęciem, które ma słabsze zabezpieczenia, ale ostatecznie zmienić je w taki sposób, że uzyskuje wyższy status moralny.

„w najgorszym przypadku można sobie wyobrazić osobę, która ma taki sam status moralny jak ty lub ja, ale nadal jest traktowana tak, jak zwierzęta są zwykle traktowane w badaniach”-powiedział Streiffer Live Science., „To byłoby skandalicznie nieetyczne.”

aktualny status polityki

aktualna Polityka Federalna w formie wytycznych i zaleceń NIH przedstawionych przez różne organizacje naukowe uwzględniają kwestie etyczne i ostatnie postępy w badaniach i technologii.

we wrześniu 2015 r.NIH nałożyła tymczasowe moratorium na finansowanie badań, w których ludzkie komórki pluripotencjalne są wprowadzane do nieludzkich kręgowców przed etapem gastrulacji rozwoju embrionalnego., Podczas gastrulacji powstają trzy warstwy zarodkowe, czyli trzy główne warstwy tkanki, które ostatecznie dają początek wszystkim komórkom i tkankom organizmu. Kiedy ludzkie komórki pluripotencjalne są wcześnie wprowadzane do embrionów zwierzęcych, komórki ludzkie mają szansę na włączenie całego organizmu, mówi Carrie Wolinetz, zastępca dyrektora ds. polityki naukowej w NIH. „Masz mniejszą kontrolę nad tym, gdzie pójdą” – powiedziała.

Wolinetz zauważył, że obawy etyczne dotyczące chimer ludzkich i zwierzęcych nie zmieniły się zbytnio na przestrzeni lat., „Ludzie naprawdę martwią się integracją ludzkich komórek z linią zarodkową i mózgiem”, powiedziała. Wolinetz podkreślała potrzebę upewnienia się, że integracja ludzkich komórek z mózgiem zwierzęcia nie powoduje zmian w jego zachowaniu i Poznaniu, które wpływają na jego dobrobyt lub powodują jakiekolwiek cierpienie.

w sierpniu 2016 r., po warsztatach i dyskusjach z naukowcami i ekspertami w dziedzinie dobrostanu zwierząt, NIH opublikowała propozycje zmian do obecnych wytycznych., Wyżej wymienione kwestie etyczne stanowiły znaczną podstawę dla tych wytycznych. NIH zaproponowała utworzenie komitetu sterującego, który sprawowałby nadzór nad decyzjami o finansowaniu obejmującymi niektóre rodzaje badań. Według posta na blogu autorstwa Wolinetza, pierwszy typ obejmuje badania, w których ” ludzkie komórki pluripotencjalne są wprowadzane do nieludzkich zarodków kręgowych, aż do końca fazy gastrulacji, z wyjątkiem nieludzkich naczelnych, które będą rozpatrywane dopiero po etapie blastocysty.,”Drugi obejmuje obszary badań, w których” komórki ludzkie są wprowadzane do postgastrulacyjnych ssaków nieludzkich( z wyjątkiem gryzoni), gdzie może być albo znaczny wkład, albo istotna funkcjonalna modyfikacja mózgu zwierzęcia przez komórki ludzkie.”

mówiąc o proponowanych zmianach, Wolinetz powiedział żywej nauce, że stanowią one „uznanie, że nauka wykroczyła poza te wytyczne.”