Химера животное. Химеризм — редкая болезнь или инстинкт самосохранения? Осложнения и последствия

В лабораториях матери-природы происходят престранные эксперименты: близнецы поглощают один другого прямо в утробе, мать не является матерью собственным детям, а родные братья и сестры сливаются в единый организм, чтобы выжить. Генетики догоняют природу уже сто лет, но превзойти и по сей день не смогли. Итак, перед нами химеризм.

Жительницу США Лидию Фэйрчайлд ожидал неприятный сюрприз, когда после развода она обратилась за социальным пособием. Ее мужу пришлось подтверждать отцовство анализом ДНК - и последний показал, что как раз Лидия не является матерью двоих общих детей (а заодно и третьего, которым она в это время была беременна). Сначала возникло предположение, что причина - пересадка тканей или переливание крови, однако ни женщина, ни дети не подвергались операциям. Штат подал иск о мошенничестве. Положение спас адвокат миссис Фэйрчайлд - он предоставил суду статью из «Медицинского журнала Новой Англии».

52-летней бостонской учительнице Карен Киган требовалась трансплантация почки. Трое ее сыновей согласились быть донорами, однако при генетическом анализе оказалось, что двое из них не родственники собственной матери! Исследования установили массу интересных фактов: в частности, выяснилось, что у Карен была сестра-близнец, которая на ранней фазе эмбрионального развития слилась с выжившим зародышем. Бостонская учительница оказалась химерой - существом, в чьем организме присутствуют, не мешая друг другу, ткани с разными наборами генов.

В прецеденте с миссис Фэйрчайлд все оказалось еще сложнее - ДНК детей Лидии доказывало лишь родство с их бабушкой, матерью миссис Фэйрчайлд. Разобраться удалось лишь благодаря анализу волос, причем волосы на голове и лобке женщины содержали разный генетический материал. Миссис Фэйрчайлд вышла сухой из воды, а ее истории в 2006 году посвятили передачу «Мой близнец во мне».

Официально зафиксировано около сорока случаев химеризма, фактически же их гораздо больше. С высокой вероятностью химерой был знаменитый маньяк Чикатило, у которого не совпадали данные по группе крови и по сперме. Иногда химеризм случайно всплывает при попытках экстракорпорального оплодотворения или искусственной инсеминации: ученые из Германии описали пациентку, у которой в организме 99% клеток содержало женский хромосомный набор XX и 1% - мужской, XY. Как оказалось, ее брат-близнец умер при рождении, но его клетки жили в организме сестры. И это лишь случаи, донесенные до широкой медицинской общественности.

Лапы, крылья и хвост

Термин «химера» взят из греческой мифологии - это «составное» чудовище с телом козы, головой льва, змеиным хвостом и т. д. Порождено оно уродливыми монстрами - полуженщиной-полузмеей Ехидной и великаном Тифоном, убито же, по одной из версий, героем Беллерофонтом. В биологии химера, как уже говорилось, - существо с разнородным генетическим материалом, сосуществующим в одном организме. Первым термин ввел в 1907 году немецкий ботаник Ганс Винклер, назвав химерами растения, полученные в результате прививки паслена на черенок томата. Объяснил природу явления другой ботаник - Эрвин Баур. А первое «сложносочиненное» животное было сконструировано в 1984 году - искусственная «мозаика» овцы и козы, детеныш четырех родителей, часть клеток которого содержала овечий геном, а часть - козий.

Химеризм у растений - результат природных мутаций или прививок, когда ветка растения одного вида подсаживается к стволу другого. Эксперименты Лютера Бёрбанка со знаменитым Russet Burbank , сортом картофеля, который сейчас составляет до 50% урожая картофеля в Соединенных Штатах Америки, бескосточковыми сливами и айвой с запахом ананаса в большинстве своем были созданием франкенштейнов в мире растений. Тем же занимался знаменитый Мичурин, который со всей обстоятельностью изучал, как влияет подвой (молодое растение, на которое подсаживают чужой черенок) на урожайность, жизнеспособность и другие свойства привоя. Реакция «трансплантат против хозяина», из-за которой столь опасны пересадки органов у людей и животных, растениям, в общем, несвойственна. Единственная сложность - зеленые химеры, как правило, не передают свои качества по наследству, размножать их приходится вегетативным путем.

В ботанике различают следующие типы химер:

  • Мозаичные (гиперхимеры): генетически разные ткани образуют тонкую мозаику.
  • Секториальные: разнородные ткани расположены крупными участками.
  • Периклинальные: ткани лежат слоями друг над другом.
  • Мериклинальные: ткани состоят из смеси секториальных и периклинальных участков.

Химеризм у млекопитающих может быть следствием нескольких процессов, как естественных, так и искусственных.

Первый - так называемый тетрагаметический химеризм, когда воедино сливаются две яйцеклетки, каждая из которых оплодотворена своим сперматозоидом, или два эмбриона на ранних стадиях развития, вследствие чего разные органы или клетки такого организма содержат разный хромосомный набор. Истории с «поглощенным близнецом» - типичный пример такого химеризма.

Второй - микрохимеризм. Клетки младенца могут проникать в кровеносную систему матери и приживаться в ее тканях (фетальный микрохимеризм). Например, иммунные клетки плода могут (во всяком случае на несколько лет) вылечить мать от ревматоидного артрита, помочь восстановить сердечную мышцу после развившейся во время беременности сердечной недостаточности или повысить сопротивляемость материнского организма онкологическим заболеваниям. И наоборот, клетки матери проникают через плацентарный барьер к плоду (материнский микрохимеризм). Не без его помощи формируется система врожденного иммунитета: иммунная система плода «натаскивается» на сопротивление болезням, иммунитет к которым выработался у матери. Оборотная сторона этой медали - то, что ребенок еще в утробе матери может стать жертвой ее собственных заболеваний. В частности, такое аутоиммунное заболевание, как волчанка новорожденных, часто встречается у детей, матери которых болеют системной красной волчанкой.

Третий вариант природного химеризма - «близнецовый», когда из-за сращения кровеносных сосудов гетерозиготные близнецы передают друг другу свои клетки (не с одинаковыми, как у гомозиготных, а с так же, как у родных братьев и сестер, различающимися наборами генов). Так стала химерой упомянутая выше пациентка из Германии.

Следующий вариант химеризма - посттрансплантационный, когда после переливания крови или пересадки органа в организме человека собственные клетки сосуществуют с клетками донора. Очень редко, но случается, что клетки донора полностью «встраиваются» в организм реципиента - так, несколько лет назад у одной австралийской девочки после пересадки печени навсегда изменилась группа крови.

Последний вариант - трансплантация костного мозга, при которой врачи прилагают все усилия, чтобы сделать из пациента химеру и заставить пересаженные клетки работать вместо хозяйских. Собственный костный мозг больного убивают облучением и специальными препаратами, вводят на его место донорские кроветворные клетки и ждут. Если анализы выявляют донорский химеризм - все счастливы, процесс идет, а если удастся справиться с отторжением трансплантата, есть шансы на выздоровление. А вот возвращение «родных» клеток означает скорый рецидив болезни.

Доктора и гомункулы

Ученым понадобилось около двадцати лет (с момента первой успешной операции доктора Томаса), чтобы научиться подбирать доноров и реципиентов, совместимых по лейкоцитарным антигенам человека - белкам, несовпадение которых запускает каскад молекулярных реакций, приводящих к отторжению трансплантата, и бороться с отторжением с помощью препаратов, подавляющих иммунитет. К 1990 году было проведено около 4000 пересадок костного мозга - меньше, чем в наши дни проводится за год. Сейчас пятилетняя выживаемость (фактически - выздоровление) при остром лейкозе составляет 65%. Соответственно, появилась возможность наблюдать за неожиданными эффектами химеризма.

К тому, что после пересадки могут измениться группа крови, резус-фактор и структура волос, уже давно готовы и врачи, и родственники больных - но это отнюдь не все.

То, что пересадка костного мозга может излечить даже СПИД, - случайное открытие, везение немецких медиков. Известно, что около 1% европейцев устойчивы к ВИЧ. Некий 42-летний американец, страдающий и лимфомой, и СПИДом, прошел трансплантацию костного мозга, чтобы избавиться от одной из своих болезней. И неожиданно для всех (включая врачей) исцелился от обеих - его донор оказался носителем мутации, обеспечивающей устойчивость к вирусу, и передал ее реципиенту вместе с костным мозгом.

Ноу-хау XXI века - разработки по внутриутробной клеточной терапии. Стволовые клетки крови вводятся плоду, страдающему иммунодефицитом, талассемией, гранулоцитозом - и теоретически ребенок должен родиться здоровым. Практически удалось добиться эффекта лишь у плодов с иммунодефицитом, во всех остальных случаях даже при минимальном химеризме болезнь не отступала. На животных активно проводятся опыты по комплексной терапии: сперва «выключают» иммунитет плода, а затем проводят пересадку. Но до экспериментов на людях пока далеко.

В греческой мифологии химера была чудовищем - гибридом льва, козы и змеи. Сегодня современная биология позаимствовала это название для обозначения существ, клетки которых несут разные наборы генов. Но далеко не все химеры - продукт манипуляции ученых-биологов, иногда природа создает их сама. Встречаются химеры и среди людей, далеко не всегда мы можем их узнать, чаще всего они сами даже не подозревают о своем необычном происхождении.

Так и произошло с Лидией Фейрчайлд, когда она, будучи беременной третьим ребенком, разошлась с отцом ее детей и подала документы на пособие. По процедуре получения пособия необходимо доказать, что указанные люди действительно являются родителями. Лидия сделала ДНК анализ двум своим старшим детям, результаты шокировали всех: ее бывший действительно был отцом, но вот она не приходилась матерью ни одному из своих детей. Против нее возбудили дело о мошенничестве, якобы она пытается обманным путем получить пособие, был очень велик шанс, что детей у нее отберут. Пока шло разбирательство наступило время рождения ее третьего ребенка. Суд настоял, чтобы при этом присутствовал представителей властей и проконтролировал отбор образцов на анализы. Но это не помогло, рожденный ею, у всех на глазах, младенец тоже не был ее ребенком.


(Кошка Венера тоже химера)

Дело обещало быть тяжелым, пока адвокат Лидии случайно не прочитал о задокументированном случае химеризма в Англии. Карен Киган в возрасте 52 лет понадобилась трансплантация почки, оба ее ребенка сдали анализы, чтобы определить, кто лучше подходит на роль донора. Каково же было удивление врачей, когда результаты показали, что они не являются детьми Карен. После подробного исследования ДНК образцов, взятых из разных органов, ученые поняли, что часть клеток Карен имеет другой набор ДНК, который бы соответствовал сестре - двойняшке.

Как это происходит. Когда созревают 2 яйцеклетки одновременно, то они могут обе оплодотвориться и, в этом случае, на свет появятся двойняшки. Но если оплодотворенные яйцеклетки будут находиться очень близко, то они сольются в единый плод, который впоследствии разовьется в одного единственного младенца. Вот только часть клеток будет потомками одной яйцеклетки, а другие - другой. Распределение этих клеток будет зависеть от стадии, на которой произошло слияние. Иногда в крови можно обнаружить клетки с разными ДНК, иногда разные органы несут разный набор генов. Но в случае с Карен Киган и Лидией Фейрчайлд все клетки тела принадлежали одному человеку, а половые клетки и клетки половой системы принадлежали другому. Поэтому выявить этот вид химеризма было не так просто.

После консультации с врачами, которые опубликовали историю Карен, адвокат предложил провести для Лидии помимо стандартного ДНК теста соскоба со щеки и все возможные остальные (конечно, с минимальным травматизмом), а также ДНК тесты ее родственников. Согласно результатам мать Лидии действительно являлась бабушкой ее детей. А вот сама Лидия была, строго говоря, двумя людьми: волосы, кровь, кожа, эпителий ротовой полости принадлежали ей, а вот эпителий матки - соответствовал некой сестре-двойняшке. К счастью, суд удовлетворился этим объяснением, и ее официально признали матерью детей, которых она родила.

По одной из версий известный маньяк Чикатило тоже был химерой. По образцам спермы на теле жертвы, криминалисты определили, что у убийцы IV группа крови. Когда Чикатило задержали 1ый раз, анализы показали, что у него II группа крови, поэтому его отпустили. Сейчас достоверно неизвестно, была ли это ошибка лаборантов или маньяк был химерой, но этот случай вошел в истории как пример того, что не все анализы являются 100% доказательством.

Когда слившиеся двойняшки имеют разный пол, это может привести к тому, что у человека частично разовьются половые признаки и мужчины, и женщины, т.е. он будет гермафродитом. К сожалению, этот случай куда хуже, чем у «однополых химер».

На сегодняшний день описано около 200 примеров химеризма, но ученые предполагают, что их намного больше, ведь большинство из них были раскрыты совершенно случайно.

L. Естественные гаплохламидные периклинальные химеры впервые описаны Л. П. Бреславец на примере отдельных географических рас конопли .

Химеризм у растений

Химеры могут возникать в природе в результате спонтанных мутаций соматических клеток , в экспериментальных условиях (обработка мутагенами , полиплоидогенами , колхицином , другие воздействия), а также среди растений-регенерантов и в результате прививок . Химеры более распространены у растений, размножаемым вегетативным способом , так как лишь при этом способе химерность сохраняется достаточно долго. При половом размножении возможно наследование химерности, возникающей при нестабильности аллелей . В этом случае наследование признаков не подчиняется менделевским законам и считается нестабильной мутацией. В природе химеры редки, возникают, как правило, в результате случайной гибридизации и механических повреждений .

Химеры (особенно периклинальные, как более стабильные) обладающие комплексом хозяйственных преимуществ, имеют важное значение в растениеводстве . Они часто выращиваются как декоративные растения .

В ботанике различают следующие виды химер (см. таблицу).

Периклинальные химеры бывают:

  • диплохламидные (например пеларгония с белоокаймлёнными листьями)
  • гаплохламидные (например хлорофитум с белоокаймлёнными листьями)

Периклинальные химеры более часто встречаются в природе, что объясняется их большей стабильностью. Нередко они обнаруживаются среди размножаемых вегетативно сортов декоративных растений . Так Juniperus davurica "Expansa Variegata" является периклинальной химерой, у которой внешние ткани генотипически альбиносные , а внутренние состоят из хлорофиллоносных клеток .

Взаимодействие между компонентами химер и переход различных веществ из одного компонента в другой могут приводить к различным аномалиям развития и иногда к бесплодию химеры.

В практике садоводов химеры, возникшие случайно в результате прививок (т. н. пестролистность), воспроизводят вегетативным размножением заново из поколения в поколение (например, химеры между пурпурным ракитником и золотым дождём - т. н. ракитник Адама, химеры между померанцем и лимоном). Исследователи применяют различные химеры между мушмулой и боярышником .

Расхимеривание

Потеря химерности свойственна как растениям, полученным в результате обработки колхицином , так и химерам, возникшим спонтанно. Наряду с периклинальными химерами, сохраняющими свои особенности при вегетативном размножении в течение 100 и более лет , описаны случаи исчезновения химерности (у трихимер Pelargonium zonaie , известного с XIX века апельсина "Shamouti" и пр.). У некоторых форм винограда расхимеривание может происходить на отдельных побегах, при этом нижняя часть побегов состоит из полиплоидных тканей .

Частота расхимеривания зависит от способа размножения растений. Размножение корневыми черенками чаще приводит к расхимериванию, чем вегетативное размножение другими частями растения .

Химеризм у животных

Мышь-химера (справа)

У животных химерами называют организмы, которые состоят из генетически различных клеток, которые происходят от двух и более разных зигот .

Примером химеризма у животных является фримартинизм коров и других животных. Фримартинизм - вид аномального гермафродитизма , сопровождающийся стерильностью , при котором у самок развиваются одновременно и яичники, и тестикулы. Этому явлению подвержены телята женского пола из пар разнополых близнецов . Фримартинизм объясняется формированием анастомозов сосудов между разнополыми плодами, в результате чего между ними происходит обмен половыми гормонами и предшественниками половых клеток . Сходное явление было обнаружено у мармозеток , однако у них оно не ведёт к стерильности .

Химеры могут формироваться из четырёх гамет (результат объединения в один эмбрион двух оплодотворённых яйцеклеток или эмбрионов на ранних стадиях развития).

Химеризм у животных может быть как результатом индивидуального развития организма (онтогенеза), так и результатом трансплантации органа, ткани (например, костного мозга или переливания крови). Химеры часто могут давать потомство, и тип потомства зависит от того, из какой линии клеток развились гаметы .

В 1980-х годах искусственным путём была получена межвидовая химера овцы и козы .

В 2017 году учёными из Salk Institute был создан эмбрион химеры - свиньи с клетками человека .

Химеризм у человека

У людей химеризм может возникать на разных стадиях онтогенетического развития: в момент оплодотворения, эмбрионального развития или во взрослом возрасте.

Химеризм на стадии оплодотворения

Описано несколько случаев тетрагаметного химеризма у человека. Такие химеры возникают, когда две разные зиготы сливаются вскоре после оплодотворения и формируют единый эмбрион. Такие химеры идентифицируют, например, по наличию двух популяций эритроцитов , гермафродитизму и иногда по мозаичной окраске кожи и глаз .

Фетальный и материнский микрохимеризмы

Химеризм у близнецов

Как и у некоторых других млекопитающих, у человека возможен обмен клетками между близнецами в ходе внутриутробного развития. Миграция клеток происходит через общую плаценту (плацентарные анастомозы).

У гомозиготных близнецов

У гетерозиготных близнецов

В культуре

Химеризм выявляется у пациента в 2 серии 3 сезона сериала «Доктор Хаус ».

Химеризм неоднократно упоминается и является одним из ключевых моментов понимания сюжета в сериале «Тёмное дитя ».

Так же химеризм был найден у убийцы в 23 серии 4 сезона сериала «C.S.I.: Место преступления ».

См. также

Примечания

  1. Abuelo D. Clinical significance of chimerism // Am J Med Genet C Semin Med Genet. - 2009. - Т. 151C , вып. 2 . - С. 148-51 . - DOI :10.1002/ajmg.c.30213 . - PMID 19378333 .
  2. Химеры (неопр.) . Большая Медицинская Энциклопедия. Дата обращения 14 марта 2013.

Жительницу США Лидию Фэйрчайлд ожидал неприятный сюрприз, когда после развода она обратилась за социальным пособием. Ее мужу пришлось подтверждать отцовство анализом ДНК - и последний показал, что как раз Лидия не является матерью двоих общих детей (а заодно и третьего, которым она в это время была беременна). Сначала возникло предположение, что причина - пе­ресадка тканей или переливание крови, однако ни женщина, ни дети не подвергались.

Штат подал иск о мошенничестве. Положение спас адвокат миссис Фэйрчайлд - он предоставил суду статью из «Медицинского журнала Новой Англии»:

52-летней бостонской учительнице Карен Киган требовалась трансплантация почки. Трое ее сыновей согласились быть донорами, однако при генетическом анализе оказалось, что двое из них не родственники собственной матери! Исследования установили массу интересных фактов: в частно­сти, выяснилось, что у Карен была сестра- близнец, которая на ранней фазе эмбрионального развития слилась с выжившим зародышем. Бостонская учительница оказалась химерой - существом, в чьем организме присутствуют, не мешая друг другу, ткани с разными наборами генов.

В прецеденте с миссис Фэйрчайлд все оказалось еще сложнее - ДНК детей Лидии доказывало лишь родство с их бабушкой, матерью миссис Фэйрчайлд. Разобраться удалось лишь благодаря анализу волос, причем волосы на голове и лобке женщины содержали разный генетический материал. Миссис Фэйрчайлд вышла сухой из воды, а ее истории в 2006 году посвятили передачу «Мой близнец во мне».

Официально зафиксировано около сорока случаев химеризма, фактически же их гораздо больше. С высокой вероятностью химерой был знаменитый маньяк Чикатило, у которого не совпадали данные по группе крови и по сперме. Иногда химеризм случайно всплывает при попытках экс­тракорпорального оплодотворения или искусственной инсеминации: ученые из Германии описали пациентку, у которой в организме 99% клеток содержало женский хромосомный набор XX и 1% - мужской, XY. Как оказалось, ее брат-близнец умер при рождении, но его клетки жили в организме сестры.

И это лишь случаи, донесенные до широкой медицинской общественности.

Лапы, крылья и хвост

Термин «химера» взят из греческой мифологии - это «составное» чудовище с телом козы, головой льва, змеиным хвостом и т. д. Порождено оно уродливыми монстрами - полуженщиной-полузмеей Ехидной и великаном Тифоном, убито же, по одной из версий, героем Беллерофонтом. В биологии химера, как уже говорилось, - существо с разнородным генетическим материалом, сосуществующим в одном организме. Первым термин ввел в 1907 году немецкий ботаник Ганс Винклер, назвав химе­рами растения, полученные в результате прививки паслена на черенок томата. Объяснил природу явления другой ботаник - Эрвин Баур. А первое «сложносочиненное» животное было сконструировано в 1984 году - искусственная «мозаика» овцы и козы, детеныш четырех родителей, часть клеток которого содержала овечий геном, а часть - козий.

Химеризм у растений - результат природных мутаций или прививок, когда ветка растения одного вида подсаживается к стволу другого. Эксперименты Лютера Бёрбанка со знаменитым Russet Burbank, сортом картофеля, который сейчас составляет до 50% урожая картофеля в Соединенных Штатах Америки, бескосточковыми сливами и айвой с запахом ананаса в большинстве своем были созданием Франкенштейнов в мире растений.

Тем же занимался знаменитый Мичурин, который со всей обстоятельностью изучал, как влияет подвой (молодое растение, на которое подсаживают чужой черенок) на урожайность, жизнеспособность и другие свойства привоя. Реакция «трансплантат против хозяина», из-за которой столь опасны пересадки органов у людей и животных, растениям, в общем, несвойственна. Единственная сложность - зеленые химеры, как правило, не передают свои качества по наследству, размножать их приходится вегетативным путем.

Химеризм у млекопитающих может быть следствием нескольких процессов, как естественных, так и искусственных. Первый - так называемый тетрагаметический химеризм, когда воедино сливаются две яйцеклетки, каждая из которых оплодотворена своим сперматозоидом, или два эмбриона на ранних стадиях развития, вследствие чего разные органы или клетки такого организма содержат разный хромосомный набор. Истории с «поглощенным близнецом» - типичный пример такого химеризма.

Второй - микрохимеризм. Клетки младенца могут проникать в кровеносную систему матери и прижи­ваться в ее тканях (фетальный микрохимеризм). Например, иммунные клетки плода могут (во всяком случае на несколько лет) вылечить мать от ревматоидного артрита, помочь восстановить сердечную мышцу после развившейся во время беременности сердечной недостаточности или повысить сопротивляемость материнского организма онкологическим заболеваниям. И наоборот, клетки матери проникают через плацентарный барьер к плоду (материнский микрохимеризм). Не без его помощи формируется система врожденного иммунитета: иммунная система плода «натаскивается» на сопротивление болезням, иммунитет к которым выработался у матери. Оборотная сторона этой медали - то, что ребенок еще в утробе матери может стать жертвой ее собственных заболеваний. В частности, такое аутоиммунное заболевание, как волчанка новорожденных, часто встречается у детей, матери которых болеют системной красной волчанкой.

Третий вариант природного химеризма - «близнецовый», когда из-за сращения кровеносных сосудов гетерозиготные близнецы передают друг другу свои клетки (не с одинаковыми, как у гомозиготных, а с так же, как у родных братьев и сестер, различающимися наборами генов). Так стала химерой упомянутая выше пациентка из Германии.

Следующий вариант химеризма - посттрансплантационный, когда после переливания крови или пересадки органа в организме человека собственные клетки сосуществуют с клетками донора. Очень редко, но случается, что клетки донора полностью «встраиваются» в организм реципиента - так, несколько лет назад у одной австралийской девочки после пересадки печени навсегда изменилась группа крови.

Последний вариант - трансплантация костного мозга, при которой врачи прилагают все усилия, чтобы сделать из пациента химеру и заставить пересаженные клетки работать вместо хозяйских.

Собственный костный мозг больного убивают облучением и специальными препаратами, вводят на его место донорские кроветворные клетки и ждут. Если анализы выявляют донорский химеризм - все счастливы, процесс идет, а если удастся справиться с отторжением трансплантата, есть шансы на выздоровление. А вот возвращение «родных» клеток означает скорый рецидив болезни.

Лабораторные химеры

История химерных зародышей началась с бычков доктора Рэя Оуэна и цыплят доктора Питера Брайана Медавара, благодаря которым удалось разработать механизм химеризации.

Телята и цыплята Оуэн первым обратил внимание, что у телят-близнецов в организме прекрасно сосуществуют клетки с разнородным генетическим материалом, и причина тому - сращение кровеносных сосудов. А доктор Медавар сперва сращивал выпиленными в скорлупе «окошками» куриные яйца, затем ставил эксперименты по введению культур клеток уток в куриные зародыши, затем начал соединять кровеносные системы зародышей цыплят и, наконец, сформулировал термин «иммунологическая толерантность» - готовность организма принять чужие клетки. Он первым подсадил зародышам мышат одной чистой линии клетки зародышей другой, а затем пересаживал выжившим химерам лоскуты кожи, чтобы продемонстрировать: пересаженные биоматериалы сохраняют свойства родного организма и при этом не отторгаются. Ученые Чикаго и Ливерпуля сконструировали в лабораториях химеры лесных и домашних мышей, введя дополнительный генетический материал в зародыши на стадии бластоцисты.

Мышата оказались вполне жизнеспособными: более активными, чем домашние мыши, но менее активными, чем лесные. В России успешно выращивали куриных химер - белых леггорнов с рыжими хвостами родайлендов.

Игрушечные человечки

Еще один вариант создания химер - введение человеческой ДНК в яйцеклетку животного. Генетиче­ский материал цибридов - клеточных гибридов - практически полностью является человеческим, от животного они получают только митохондриальную ДНК. Правда, попытки довести гибридные эмбрионы до рождения химер на современном уровне науки обречены на провал; к тому же клонирование человека и тем более создание человеко-животных химер законодательно запрещены во всех развитых странах. Да и нет никакого смысла в таких сложных экспериментах. Несколько десятков цибридных эмбрионов, созданных с чисто исследовательскими целями, были уничтожены через несколько дней после начала деления яйцеклетки.

Доктора и гомункулы

Ученым понадобилось около двадцати лет (с момента первой успешной операции доктора Томаса), чтобы научиться подбирать доноров и реципиентов, совместимых по лейкоцитарным антигенам человека - белкам, несовпадение которых запускает каскад молекулярных реакций, приводящих к отторжению трансплантата, и бороться с отторжением с помощью препаратов, подавляющих иммунитет. К 1990 году было проведено около 4000 пересадок костного мозга - меньше, чем в наши дни проводится за год. Сейчас пятилетняя выживаемость (фактически - выздоровление) при остром лейкозе составляет 65%. Соответственно, появилась возможность наблюдать за неожиданными эффектами химеризма.

К тому, что после пересадки могут измениться группа крови, резус- фактор и структура волос, уже давно готовы и врачи, и родственники больных - но это отнюдь не все.

То, что пересадка костного мозга может излечить даже СПИД, - случайное открытие, везение немецких медиков. Известно, что около 1% европейцев устойчивы к ВИЧ. Некий 42-летний американец, страдающий и лимфомой, и СПИДом, прошел трансплантацию костного мозга, чтобы избавиться от одной из своих болезней. И неожиданно для всех (включая врачей) исцелился от обеих - его донор оказался носителем мутации, обеспечивающей устойчивость к вирусу, и передал ее реципиенту вместе с костным мозгом.

Ноу-хау XXI века - разработки по внутриутробной клеточной терапии. Стволовые клетки крови вводятся плоду, страдающему иммунодефицитом, талассемией, гранулоцитозом - и теоретически ребенок должен родиться здоровым. Практически удалось добиться эффекта лишь у плодов с иммунодефицитом, во всех остальных случаях даже при минимальном химеризме болезнь не отступала. На животных активно проводятся опыты по комплексной терапии: сперва «выключают» иммунитет плода, а затем проводят пересадку. Но до экспериментов на людях пока далеко.

Химеризм во благо

Медицина поставила возможности химеризма себе на службу еще до того, как это явление было изучено во всей полноте. В 1940 году была проведена первая попытка трансплантации больному апластической анемией костного мозга его брата. В 1958 году пересадкой костного мозга в Париже лечили шестерых югославских физиков, пострадавших при аварии на АЭС, пятеро из них выжили. В 1957 году в США доктору Эдуарду Томасу удалось (после тотального облучения тела) добиться приживления трансплантата у двоих детей, больных лейкозом. Дети вскоре погибли, а через 10 лет из 417 проведенных Томасом трансплантаций успешными оказались только три. В 1968 году была осуществлена полностью успешная трансплантация: ребенку с тяжелым иммунодефицитом ввели костный мозг его брата. Больной выздоровел, став химерой - вместо собственных клеток кровь в организме вырабатывали «братские». А Эдуард Томас в 1990 году получил Нобелевскую премию по медицине.

Новость отредактировал olqa.weles - 28-01-2012, 17:47

Может ли случиться так, что человек становится носителем разных генов – не только своих, но и «чужих»? Оказывается, да!

Три года назад в одной из американских клиник оказалась женщина по имени Джейн Рейчелл. Ей должны были сделать пересадку почки, и донорами для матери согласились стать все трое ее сыновей. Была назначена генетическая экспертиза, чтобы выяснить, чья почка лучше приживется. Результат оказался странным: получалось, что двум своим детям Джейн была неродной матерью - их геномы оказались чужеродными. Но при этом родственники со стороны Джейн, судя по анализу крови, трем братьям были не чужие. Да и муж, как показала та же генетическая экспертиза, приходился отцом всем троим сыновьям. В общем, в пользу материнства Джейн Рейчелл свидетельствовали все показатели, кроме одного - генного.

Тогда врачи предложили провести анализы волос, щитовидки, пота и слюны самой Джейн. Она согласилась. Но результаты показали, что Джейн является носительницей сразу двух ДНК! То есть одна женщина по сути была двумя разными людьми.

Выяснилось, что в свое время мать Джейн должна была родить двух девочек-близнецов. Но по неизвестным причинам в определенный момент внутриутробного развития клетки двух зародышей перемешались, и в итоге на свет появилась одна девочка. Совершенно обыкновенная с виду, она тем не менее представляла собой существо с наследственным набором, изначально предназначавшимся двум людям. Детям Джейн досталось по чуть-чуть от этого «генного комплекта»...

Люди – химеры: кто они?

В греческой мифологии химерами называли чудовищ с головой и шеей льва, туловищем козы и хвостом дракона. В генетике говорят о химеризме в случаях, подобных тому, что произошел с американкой Джейн Рейчелл.
Какое-то время назад наука довольно скептично относилась к возможности возникновения людей-химер. Считалось, что гены одного организма должны быть строго одинаковыми, поскольку все клетки, от костей и мозга до ногтей и волосяных луковиц, – это результат деления одной-единственной яйцеклетки. И даже если внутри отдельной клетки могут происходить мутации, то затрагивать они будут только потомство этой клетки, а не какой-то тип ткани целиком.

Но с годами начали накапливаться факты, которые свидетельствовали, что природа иногда может разыграться не на шутку. Не раз, к примеру выяснялось, что у детей и их родных матерей не совпадали ДНК, что как бы совершенно противоестественно. Было установлено, что «чужие» клетки могут попадать ребенку от матери во время беременности - в женской матке или в маточной трубе могут слиться нескольких клеток, состоящие из разного генетического материала и сформировать один организм, но с двумя разными ДНК. При этом клетки одной ткани могут генетически отличаться от другой как отсутствием ДНК (как у эритроцитов), так и последовательностью нуклеотидов, «строительных блоков».

Почему случается такая разобщенность, точно неизвестно. Механизм изменения генов внутри одного организма – это загадка, которая может скрывать в себе разгадку многих тайн, от хода эволюции до превращения обычной клетки в злокачественную.
Химеризм легче всего заметить при разнорасовых браках. Тогда он может проявляться, как так называемый шахматный рисунок кожи - целые сегменты могут быть белее или чернее, причём разная кожа образует ровные квадраты с центральной симметрией. В общей сложности известно более 30 случаев природного химеризма. При этом некоторые исследователи считают, что химер среди людей гораздо больше, чем это становится известно врачам и ученым. Просто многие из нас не подозревают о своей сущности, не знают о том, что в них сосуществуют разные ДНК. К тому же при искусственном оплодотворении, которое развивается с каждым годом, вероятность появления химер многократно повышается.

Существует версия, что люди-химеры, состоящие из разных ДНК – это предвестники зарождения нового вида «хомо сапиенс», который впоследствии вытеснит остальных. Человек «два в одном» будет наиболее приспособлен к жизни, вплоть до того, что в критических условиях ему не понадобится партнер противоположного пола для продолжения рода. Ученые считают, что в будущем человечеству придется столкнуться с серьезными климатическими переменами и природа готовит его к грядущим испытаниям, меняя генетическую структуру.

Искусственные химеры

В Британии генетики Ньюкаслского университета проводили уникальный опыт по скрещиванию клеток животных и людей (разрешение на эксперимент было выдано Управлением по оплодотворению и эмбриологии человека через два года после подачи заявки). В частности, ученые использовали яйцеклетку коровы, из которой удаляли центральную часть, а на ее место помещали ядро, вычлененное из клетки кожи мужчины.

Опыт в духе доктора Франкенштейна, что и говорить. Но, как считают сами специалисты, в нем была и есть очень большая необходимость. Из химеры, которую им удалось создать, можно добывать стволовые клетки. Они, в свою очередь позволяют создавать препараты от заболеваний, считавшихся прежде неизлечимыми. А кроме того, с их помощью можно выращивать органы для пересадки. Ту же кожу, например. Пока же единственным надежным источником стволовых клеток являются человеческие эмбрионы. Но в 29 странах мира операции с ними считаются антигуманными и противозаконными. В Америке и Китае, где еще нет законов «за» или «против», - работы ведутся в «серой зоне». Словом, создавать самим подручный материал ученым гораздо проще.

Британский пример скрещивания клеток людей и животных - не единственный. В Шанхае вводили человеческие клетки в яйцеклетку кролика. В Америке вырастили свиней-доноров, у которых в составе крови присутствует человеческая клетка. Есть еще мыши, у которых мозг частично состоит из человеческих клеток. В Йеле работают над «хьюманзе» - обезьяной с человеческими нейронами в мозге. Там же были выведены овцы с 15% человеческих клеток. Но если их востребованность наукой понятна, то одна проблема все равно остается. Как к ним относиться: как к животным или как к людям? В Англии, например, католическое духовенство неожиданно вдруг заявило, что женщина, предоставившая свою яйцеклетку, имеет право выходить химеру, если захочет. Как мать.

Напомним, что генетикам запрещено использовать свой «селекционный материал» более двух недель с момента зачатия. Британские ученые в Ньюкасле также уничтожили результат своей селекции. Внешне то, что было полукоровой – полоучеловеком, напоминало разбухшую крупу в пробирке.

Просмотров