Um grupo internacional de cientistas liderado pelo espanhol Juan Balmonte, conhecido por seu trabalho na área de células-tronco, conseguiu criar embriões de quimeras humanas e suínas, que no futuro podem se tornar uma fonte de órgãos doadores. Outra equipe de pesquisadores usou vírus para tratar a surdez congênita em ratos. "Lenta.ru" fala sobre o sucesso da engenharia genética relacionada à medicina.
A criação de organismos geneticamente modificados não é a única maneira pela qual a engenharia genética pode agradar a humanidade. A biotecnologia possibilita não apenas a mudança de genes para melhorar plantas e animais agrícolas, mas também o tratamento de doenças antes incuráveis. Ironicamente, para isso, os cientistas usam os eternos inimigos do homem - os vírus. Os últimos são usados para criar vetores que entregam DNA às células desejadas. Outra direção que pode assustar as pessoas que não têm muito conhecimento em ciência é a criação de embriões quiméricos que combinam células de humanos e outros organismos. No entanto, o que parece sinistro à primeira vista, na verdade provará ser uma maneira conveniente de criar órgãos.
Rins ou pulmões obtidos através do cultivo de embriões quiméricos serão adequados para transplante para pessoas necessitadas. Aqueles que temem um levante mutante deveriam pensar que os benefícios reais dessa tecnologia superam os temores vagos de escritores de ficção científica pessimistas.
Da esquerda para a direita: rato normal, rato com gaiolas de rato, rato com gaiolas de rato, rato normal
Imagem: Nakauchi et al. / Universidade de Tóquio
Para dissipar os medos, você precisa entender o que e como os cientistas que criam quimeras estão fazendo. O principal material com que os pesquisadores trabalham são as células-tronco, que têm pluripotência - a capacidade de se transformar em outras células do corpo (nervo, gordura, músculo e assim por diante), com exceção da placenta e do saco vitelino. Eles são introduzidos em embriões de outros organismos, após os quais o embrião se desenvolve ainda mais.
Vídeo promocional:
Homem-porco
Foi assim que uma equipe internacional de cientistas dos Estados Unidos, Espanha e Japão conseguiu criar as quimeras homem-porco, rato-rato e homem-vaca. Eles relataram isso em um artigo publicado na revista Cell, que se tornou o primeiro documento a apoiar a "quimerização" bem-sucedida de espécies relacionadas.
O principal problema é que não basta introduzir células pluripotentes no embrião e esperar que saia algo bom. Em vez disso, pode terminar com um organismo com deficiências de desenvolvimento catastróficas, incluindo a formação de teratomas. É necessário desligar os genes dos embriões receptores para que não possam formar tecidos específicos. Nesse caso, as células-tronco implantadas assumem a tarefa de fazer crescer o órgão ausente.
Primeiro, os cientistas injetaram células-tronco de rato em embriões de rato no estágio de blastocisto, quando o feto é uma bola de várias dezenas de células. Este método é denominado complementação embrionária. O objetivo do experimento era descobrir quais fatores desempenham um papel importante no quimerismo interespécies. Os embriões foram transferidos para o corpo de camundongos fêmeas, após o que se desenvolveram em quimeras vivas, uma das quais sobreviveu até os dois anos de idade.
Genes em embriões foram desligados usando a tecnologia CRISPR / Cas9, que faz quebras em regiões específicas do DNA. Por exemplo, os pesquisadores, ao testar sua abordagem, bloquearam a atividade de um gene que desempenha um papel importante na formação do pâncreas. Os ratos que nasceram morreram como resultado, mas o órgão ausente se desenvolveu quando células pluripotentes de rato foram introduzidas nos embriões. Os cientistas também desativaram o gene Nkx2.5, sem o qual os embriões sofriam de graves defeitos cardíacos e eram subdesenvolvidos. A quimerização ajudou os embriões a atingirem o crescimento normal, no entanto, nenhuma quimera viva foi obtida.
Foto: Juan Carlos Izpisua Belmonte / Instituto Salk de Estudos Biológicos
Um estudo dos ratos-camundongos resultantes mostrou que diferentes tecidos de camundongos continham uma proporção diferente de células de rato. Quando os cientistas tentaram injetar células de rato em blastocistos de porco e, em seguida, realizaram uma análise genética de embriões de quatro semanas, eles não encontraram DNA de roedor. Isso sugere que nem todos os animais são adequados para quimerização entre si, e o enxerto bem-sucedido de células-tronco de alguns embriões em outros pode depender de fatores genéticos, morfológicos ou anatômicos.
O principal objetivo dos cientistas era criar uma quimera de um homem e um porco, a fim de rastrear como os tecidos humanos se desenvolverão dentro do embrião de um animal de casco fendido não ruminante. Eles usaram blastocistos de porco e, com um feixe de laser, fizeram orifícios microscópicos para a injeção subsequente de vários grupos de células pluripotentes, que foram cultivadas em diferentes condições. Em seguida, os embriões foram transferidos para porcas, onde se desenvolveram com sucesso. O rastreamento da dinâmica do material humano foi feito por meio de uma proteína fluorescente, para a qual foram programadas células-tronco humanas.
Como resultado, células foram formadas no embrião suíno, que são os precursores de vários tipos de tecidos, incluindo o coração, o fígado e o sistema nervoso. Os híbridos porco / humano puderam se desenvolver por três a quatro semanas, após o que foram destruídos por razões éticas.
Ratos surdos
Cientistas americanos de Boston conseguiram recentemente devolver a audição a ratos que sofrem de um raro distúrbio genético da função do ouvido interno. Para fazer isso, eles usaram um sistema de entrega de genes biológicos (vetor) baseado em vírus neutralizados. Os pesquisadores modificaram um vírus adeno-associado que infecta humanos, mas não causa doenças.
O agente infeccioso é capaz de penetrar nas células ciliadas - receptores do sistema auditivo e do aparelho vestibular dos animais. Biotecnologistas usaram o vetor para reparar o gene Ush1c defeituoso nas células de camundongos vivos recém-nascidos. Essa mutação causa surdez, cegueira e desequilíbrio. Como resultado, a audição dos animais melhorou, o que lhes permitiu distinguir até sons baixos.
A engenharia genética, portanto, não é uma forma de criar mutantes que ameacem a humanidade. Trata-se de um conjunto de métodos e meios em constante aperfeiçoamento para melhorar a vida e a saúde das pessoas, especialmente daquelas que têm grande necessidade. Uma vez que a criação de quimeras e terapia gênica não são tão fáceis de implementar e às vezes requerem soluções inteligentes, o desenvolvimento da biotecnologia não está indo tão rápido quanto gostaríamos. No entanto, dezenas de artigos científicos são publicados anualmente que aprofundam e enriquecem nossos conhecimentos e habilidades.
Alexander Enikeev
