Organų klonavimas – mokslininkų svajonė ar netolima ateitis?

Nuo 1996 metų, kai Škotijoje gimė pirmoji klonuota avytė Dolly praėjo nemažai laiko ir šiandien mokslininkai siekia klonuoti ir laboratorijos sąlygomis auginti ne tik gyvūnus, bet ir atskirus organus. Viena pagrindinių klonuotų organų panaudojimo krypčių būtų transplantacija, kuri padėtų išsaugoti sveikatą tūkstančiams organų donorų laukiančių žmonių.

 

Viena perspektyvų – terapinis klonavimas

Terapinio klonavimo principas. 1 – paciento somatinės ląstelės branduolys perkeliamas į kiaušialąstę. 2 – kiaušialąstei besidalinant po kelių dienų išsivysto kamieninės ląstelės. 3 – kamieninės ląstelės gali diferencijuotis į bet kurią specializuotą organizmo ląstelę ir galėtų būti transplantuotos recipientui.

Terapinio klonavimo principas. 1 – paciento somatinės ląstelės branduolys perkeliamas į kiaušialąstę. 2 – kiaušialąstei besidalinant po kelių dienų išsivysto kamieninės ląstelės. 3 – kamieninės ląstelės gali diferencijuotis į bet kurią specializuotą organizmo ląstelę ir galėtų būti transplantuotos recipientui.

Mokslinėje literatūroje yra aprašoma daugelis klonavimo tipų – tai rekombinantinė DNR technologija paremtas klonavimas, reprodukcinis klonavimas bei terapinis klonavimas.

Manoma, kad organų klonavimas turėtų remtis terapinio klonavimo principu. Terapiniam klonavimui yra naudojama recipiento somatinės ląstelės DNR – ji perkeliama į kiaušialąstę, kurios branduolys pašalintas. Kai kiaušialąstė su recipiento DNR ima daugintis, po kurio laiko susidaro kamieninių ląstelių sankaupa. Jos dar kitaip yra vadinamos daugiagalėmis (pluripotentinėmis) – tai reiškia, kad kamieninės ląstelės gali virsti bet kuriomis diferencijuotomis organizmo ląstelėmis, formuoti ištisus audinius ar organus. Kadangi tokiu būdu klonuoto organo DNR būtų identiška recipiento genetiniam kodui, išnyktų organų atmetimo reakcijos problema, o recipientams nereikėtų vartoti imunosupresinių vaistų.

Deja, naudojant šią klonavimo technologiją susiduriama su etine kiaušialąsčių gavimo bei embrioninių kamieninių ląstelių naudojimo tyrimams problema. Taigi mokslininkai ėmė ieškoti naujų būdų, kuriais būtų įmanoma gauti pluripotentinių kamieninių ląstelių.

 

 

Organų klonavimas siejamas su kamieninių ląstelių tyrimais

2012 metais mokslininkai John B. Gurdon ir Shinya Yamanaka buvo apdovanoti Nobelio premija fiziologijos ir medicinos srityje, nes atrado, jog subrendusios organizmo ląstelės gali būti genetiškai perprogramuotos bei tapti pluripotentinėmis ir vėliau diferencijuotis į bet kurio audinio specifines ląsteles. Tokiu būdu gaunant kamienines ląsteles tyrimams nebereikia naudoti kiaušialąsčių bei sunaikinti ankstyvos stadijos embriono.

Skirtingi kamieninių ląstelių gavimo būdai. A – į kiaušialąstę perkeliamas somatinės ląstelės branduolys ir iš jos susiformuoja embrioninės kamieninės ląstelės. B – keičiant somatinių (pavyzdžiui, odos) ląstelių genomą jos paverčiamos kamieninėmis.

Skirtingi kamieninių ląstelių gavimo būdai. A – į kiaušialąstę perkeliamas somatinės ląstelės branduolys ir iš jos susiformuoja embrioninės kamieninės ląstelės. B – keičiant somatinių (pavyzdžiui, odos) ląstelių genomą jos paverčiamos kamieninėmis.

 

Laboratorijoje sukurti audiniai jau bandomi klinikiniuose tyrimuose

Veikiant tam tikroms sąlygoms kamieninės ląstelės gali diferencijuotis į bet specializuotas organizmo ląsteles, o laboratorijoje iš jų kuriami audiniai jau tapo realybe ir yra bandomi klinikiniuose tyrimuose. Tačiau reikia įsidėmėti, jog audinys yra kurkas paprastesnė struktūra, nei visas organas. Naudojant 3D technologijas laboratorijoje buvo bandoma sukurti specialius organų maketus, kurie vėliau užpildomi reikiamomis ląstelėmis. Tačiau be kraujagyslių tinklo ir nesant gyvybiškai svarbių molekulių tiekimo organas negali pilnavertiškai funkcionuoti.

Organas yra kurkas sudėtingesnė struktūra, nei tiesiog specializuotų ląstelių sankaupa išsidėsčiusi tam tikrose zonose. Kompleksinę struktūrą turintys organai turi daugybę su jais susijusių papildomų struktūrų, unikalią kraujotaką, kuri atneša signalines molekules bei būtinas maisto medžiagas, taip pat organo veikla keičiasi jam atsakant į išorinius ir vidinius dirgiklius. Taigi, siekiant laboratorijoje sukurti kompleksine ir ypač sudėtinga sandara pasižyminčius organus iškyla nepaprastai daug keblumų ir iki šiol neatsakytų klausimų.

 

Organoidai iš kamieninių ląstelių

Pasirodo, kamieninės ląstelės auginamos tam tikrose suspensijose gali formuoti ne tik audinius, bet ir kompleksines ląstelių struktūras, vadinamas organoidais. Nustatyta, jog šie organoidai gali būti sudrayti iš įvairių audinių – žarnų, inkstų, tinklainės. Lyginant su žmogaus organais, organoidai yra žymiai mažesni (vos kelių milimetrų dydžio), o jų kompleksinė ląstelių struktūra yra gerokai paprastesnė. Tačiau vis naujos mokslininkų komandos sukuria organoidus, kuriuos sudaro daugiau ląstelių rūšių, o jų struktūra tampa vis sudėtingesnė – labiau panaši į pilnavertiškai funkcionuojančio organo. Stebėtina, tačiau kamieninių ląstelių diferenciacija į specializuotas ląsteles formuojant organą yra labai panaši į diferenciaciją, natūraliai vykstančią gimdoje besivystant embrionui.

Iš kamieninių ląstelių susiformavęs organoidas – smegenų modelis. J. Knoblich, M. Lancaster, Austrian Acad. Sci.

Iš kamieninių ląstelių susiformavęs organoidas – smegenų modelis. J. Knoblich, M. Lancaster, Austrian Acad. Sci.

 

Laboratorijoje užauginami ir funkcionuojantys organai

Spaudoje pasirodo ir pavienių pranešimų apie laboratorijos sąlygomis užaugintus organus. Japonijos mokslininkams pavyko iš žmoguas odos bei kraujo kamieninių ląstelių sukurti funkcionuojančias kepenis. Iš kamieninių ląstelių gautas kepenų ląstelių sankaupas mokslininkai persodino į pelės organizmą. Stebėtina, tačiau persodintų kepenų ir organizmo kraujagyslės ėmė sudaryti naujas jungtis, o kepenys ėmė sparčiai vystytis ir atlikti daugelį įprastinių žmogaus kepenų funkcijų. Panašus tyrimas aprašomas ir Nature Cell Biology žurnale, kai iš modifikuotų odos fibroblastų pavyko užauginti užkrūčio liaukos ląsteles. Jas perkėlus į pelės organizmą išsivystė funkcionuojanti užkrūčio liauka.

Šie ir panašūs eksperimentai žada itin geras perspektyvas siekiant užauginti recipientui genetiškai identiškus organus transplantacijai. Paciento somatines organizmo ląsteles modifikuojant ir paverčiant jas kamieninėmis, iš pastarųjų būtų galima užauginti organus, kuriuos persodinus recipietui imunosupresinė terapija būtų tiesiog nereikalinga. Deja, kolkas šie tyrimai yra atliekami tik su gyvūnais, o norint, kad prasidėtų kitas – klinikinių tyrimų su žmonėmis – etapas, dar turi būti atsakyta nemažai keblių klausimų.

Komentarų nėra