ブタの胚の中で成長した人間の筋肉

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ビデオ: 【漫画】ブタと人間の立場が変わったらどうなるのか?豚に飼育された人間‥ 2023, 2月
ブタの胚の中で成長した人間の筋肉
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Anonim
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アメリカの生物学者は、人間の筋肉を成長させるために、キメラの人間と豚の胚を作成しました。これを行うには、CRISPR / Cas9遺伝子編集システムが必要でした。筋肉の発達に関与する遺伝子がブタから除去され、ヒト細胞のアポトーシスに関連する遺伝子が削除されました。研究者たちはキメラ胚を27日まで成長させ、その中の筋肉組織がヒト細胞から、神経組織と生殖器がブタ細胞から発達することを確認しました。この作品は、ジャーナルNature BiomedicalEngineeringに掲載されました。

生物学者は、動物の助けを借りてドナー臓器の欠如の問題を解決することを繰り返し提案してきました。ここにはいくつかの解決策があるかもしれません。動物自身の臓器を移植することはできますが、人間の免疫系は必ずしもこれに同意しているわけではありません。

動物を遺伝子組み換えして、その細胞を人間の細胞のようにすることができます。ヒト化ブタの誕生と、そのようなブタからヒトへの最初の皮膚移植についてはすでに書いています。しかし、人間化された臓器がどれほど安全であるかはまだ明らかではありません。たとえば、人間に感染する可能性のあるウイルスが埋め込まれている可能性があります。

最後に、動物は人間の臓器が成長するインキュベーターとして使用することができます。これを行うには、ほとんどの細胞が動物自体(たとえばブタ)に属するキメラ胚を作成する必要がありますが、一部はヒトであり、必要な器官を形成することができます。

この結果は、胚盤胞補完法を使用して達成できます。いくつかのヒト細胞は、発生の初期段階でブタの胚に注入されます。さらに、臓器の発達に関与する遺伝子がオフになっている改変豚を飼う場合、この臓器は人間の細胞だけから成長させる必要があります。

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これが胚盤胞補完法のしくみです

この手法はすでにマウスで繰り返しテストされていますが、これまでのところ、ヒトキメラを用いた実験は、初期段階でのキメラ胚の作成に限定されていました。それらから指示された器官の成長に移行するには、3つの問題を解決する必要があります:1)動物のインキュベーターで器官の発達に関与する遺伝子を見つけて無効にする2)キメラの中に根を下ろすように人間の細胞に教える3)人間の細胞がしないようにする動物の生殖器または脳に侵入します-この場合、実験は倫理委員会および規制当局の承認を受けない可能性があるためです。

ダニエルとメアリーギャリーが率いるミネソタ大学の研究者グループは、豚のこれらの問題を解決しようとしました。彼らは、骨格筋を標的臓器として選択しました。これは、この組織をドナーから入手するのが非常に難しいためです(死後、筋肉は移植されず、生涯で取り除くのは簡単ではありません)。 CRISPR / Cas9システムを使用して、研究者らは、筋肉発達のための3つの重要な遺伝子(MYF5、MYF6、およびMYOD)を欠く改変ブタ胚を作成しました。そのような胚は少なくとも28日目まで発達したが、それらの手足はひどく変形した。

次に、研究の著者は、胚盤胞を補完することによって改変されたブタを「保存」することが可能かどうかをテストしました。これを行うために、発生の4日目に、緑色蛍光タンパク質遺伝子が挿入された通常のブタの1つの細胞が、発生の4日目にそのような各胚に追加されました。その後、これらのキメラ胚をブタの子宮に植え、キメラ動物を誕生させました。彼らの筋肉は完全にドナー(蛍光緑色)でしたが、キメラの子豚は動き、通常の動物と同じように行動しました。

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2種類の豚(上)と一般的な豚(下)のキメラ。外見上、動物とその筋肉は同じように見えます。

その後、研究者たちは人間のキメラの作成に移りました。しかし、彼らは、単一の人間の細胞がブタの体の筋肉を形成するのに十分ではないかもしれないと疑った。したがって、彼らは、ブタの胚に根を下ろすのを妨げる可能性のあるいくつかの遺伝子をヒト細胞から取り除くことにしました。これを行うために、彼らは初期のブタとヒトの胚における遺伝子発現を比較し、分裂とアポトーシスに関連する遺伝子の働きに257の違いを発見しました。これらのうち、研究者らは、アポトーシスの主要な「エンジン」であるp53タンパク質をコードするTP53遺伝子を選択し、CRISPR / Cas9を使用してそれを除去し、細胞に緑色蛍光タンパク質を供給しました。

最後に、研究の著者は、改変されたヒト胚性細胞を改変されたブタの胚に導入した。そのような細胞は確かに根を下ろし、通常の細胞よりもよく分裂しました(p <0,0001)。キメラ胚をブタの子宮に植え、発育の20日または27日まで育てた。外見上、彼らは完全に正常に見えました。

その後、研究者らは胚内のヒト細胞の含有量を測定しました。それは、1000分の1から10万分の1のブタ細胞の範囲でした。同時に、胚の内部で見つかった筋細胞(MYODマーカーの発現から判断)の99.2%が緑色に光りました。つまり、キメラの内部の筋肉は完全に人間であることが判明しました。

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ブタ胚の将来の筋肉としてのヒト細胞:それらは緑色に光り、筋肉マーカーを発現します

さらに、研究者たちは、ヒトの細胞がブタの他の器官に組み込まれているかどうかに興味を持っていました。しかし、彼らは心筋にも神経組織にもヒト細胞の痕跡を発見しませんでした(彼らは2種のブタから​​のキメラについて同様の結果を得ました)。

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ブタの胚の神経組織(赤)には、ヒトの細胞(紫)は含まれていません。

したがって、研究の著者は、キメラ胚内のヒト化組織をなんとか取得することができました。ただし、この方法を実用化するには、さらなる努力が必要です。まず、多くの国での実験に対する倫理的制限により、14日を超えてヒト神経組織で胚を成長させることは許可されていません(これについては、「14日後」のテキストで詳しく説明しています)。そして、この特定の実験では、発生中の胚の脳にヒト細胞は見つかりませんでしたが、研究者はこれを繰り返し確認していません-同時に、これが起こる理由とそれを予測する方法を見つけます。

第二に、腫瘍の形質転換に対する主要な防御因子の1つであるTP53遺伝子を持たない人々に細胞を移植することを許可する人はほとんどいないでしょう。この特定の実験では、この遺伝子を削除することは、遺伝子組み換えがキメラ胚内で細胞が生き残るのを助けることができるという証拠としてのみ役立ちました。ただし、実際のアプリケーションでは、他の削除候補を見つける必要がある場合があります。

2019年に、日本ではヒトとげっ歯類の細胞からのキメラ胚の作成を承認し、中国ではすでにヒトとサルのキメラ胚を作成(そして破壊)しているという事実について話しました。そして2020年の秋に、私たちは読者に人間と豚のキメラの出現の準備ができているかどうか尋ねました-あなたは豚の心臓の記事でこの調査を取り、その結果を日米の立場と比較することができます。

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