EGenesis, yang mengkhususkan diri dalam produksi babi yang dimodifikasi secara genetik untuk transplantasi organ manusia, telah mengumumkan kelahiran beberapa hewan yang diedit. Mereka kehilangan tiga gen, memperoleh sembilan, dan juga kehilangan 25 virus yang berkembang biak dalam genom. Pada saat yang sama, babi benar-benar sehat dan subur, dan selnya tidak menyebabkan agresi pada komponen sistem kekebalan manusia. Uji klinis transplantasi pada manusia direncanakan di tahun-tahun mendatang. Sebuah pracetak dari karya tersebut diposting di portal bioRxiv.
Ada tiga kendala dalam transplantasi organ manusia. Yang pertama adalah keserasian fisiologis: organ harus sesuai dalam ukuran, struktur dan fungsi. Dalam pengertian ini, objek yang nyaman adalah babi, yang banyak organnya - misalnya, jantung atau ginjal - tidak berbeda secara signifikan dari manusia.
Hambatan kedua adalah penolakan kekebalan. Tubuh manusia bereaksi dengan hati-hati terhadap molekul yang tidak dikenal, tetapi beberapa - misalnya, gula pada permukaan sel asing - menyebabkan agresi yang sangat kuat.
Terakhir, yang ketiga adalah virus yang dibawa setiap organisme dalam genomnya. Kita tidak berbicara tentang virus aktif yang menyebabkan epidemi, tetapi tentang virus endogen, yaitu virus yang tidak membunuh sel, tetapi berkembang biak hanya di dalam nukleusnya. Tetapi jika sel masih dapat mengendalikan virusnya sendiri, maka jika sel asing menginfeksinya dengan virus baru, maka sel tersebut mungkin tidak dapat mengatasi konsekuensi reproduksinya.
Agar organ babi menjadi kompatibel dengan manusia, dengan mempertimbangkan semua persyaratan ini, sejumlah gen perlu segera dibuat. Awalnya, mereka mencoba untuk mencapai ini melalui knockout gen, dan jantung babi dengan beberapa knockout bertahan di tubuh babon selama tiga tahun penuh.
Namun pada 2015, ahli genetika Amerika George Church dan ahli biologi Cina Luhan Yang mendirikan eGenesis, sebuah perusahaan yang bertujuan menciptakan babi yang dimodifikasi oleh banyak gen sekaligus. Setelah beberapa saat, para ilmuwan yang dipimpin oleh Church melaporkan bahwa mereka mampu sepenuhnya membersihkan sel babi dari retrovirus endogen. Sekarang Church dan Jan telah mengambil langkah berikutnya: menciptakan hewan yang "bebas virus" dan kompatibel secara imunologis.
Untuk melakukan ini, para peneliti di eGenesis harus mengembangkan protokol multi-langkah. Pertama-tama, mereka mengambil kultur fibroblas dari telinga babi biasa. Dengan bantuan elektroporasi, molekul sistem CRISPR / Cas9 dimasukkan ke dalamnya untuk memotong tiga gen dari DNA yang menyebabkan penolakan terkuat dalam tubuh manusia. Pada saat yang sama, sebuah plasmid dengan sembilan gen baru manusia dimasukkan ke dalam sel, yang bertanggung jawab untuk menekan respon imun dan proses pembekuan darah. Dengan demikian, sel-sel yang dihasilkan seharusnya tidak hanya menyebabkan agresi kekebalan, tetapi juga menekannya.
Setelah memastikan bahwa pengeditan berhasil, para ilmuwan mengeluarkan inti fibroblast dan menempatkannya dalam telur bebas nuklir - metode kloning yang sudah lama ada. Embrio berkembang dari telur, yang ditanam pada ibu pengganti, yang melahirkan anak babi dari generasi pertama. Babi-babi ini masih membawa virus, tetapi seharusnya secara imunologis sudah kompatibel dengan manusia.
Video promosi:
Ilmuwan sekali lagi mengisolasi kultur fibroblas dari tubuh mereka dan melakukan tahap pengeditan berikutnya di dalamnya: sekali lagi, menggunakan elektroporasi, sistem CRISPR / Cas9 dimasukkan ke dalam sel, yang menyerang gen reverse transcriptase, enzim kunci yang dengannya virus endogen bereproduksi dalam genom. Setelah itu, inti sel juga diisolasi, ditempatkan di dalam oosit, dan diperoleh anak babi generasi kedua. Dengan demikian babi kehilangan tiga gen, memperoleh sembilan, dan juga kehilangan dua puluh lima virus yang secara aktif memperbanyak diri.
Para peneliti memverifikasi bahwa babi yang diedit itu stabil secara genetik. Dalam sel mereka, delapan dari sembilan gen manusia benar-benar diekspresikan dan gen yang menyebabkan penolakan kekebalan "diam". Para ilmuwan memeriksa genom hewan untuk jejak pengeditan di luar target dan menemukan beberapa CRISPR / Cas9 "meleset", tetapi mereka tidak memengaruhi daerah DNA pengkode protein.
Hewan-hewan itu sendiri secara fisiologis sehat dan subur. Meski mengganggu kekebalan dan sistem pembekuan darah, jumlah darah mereka masih dalam batas normal. Ilmuwan juga tidak menemukan efek pengeditan pada kerja jantung, hati dan ginjal babi.
Akhirnya, para peneliti menguji apakah babi yang diedit secara genetik telah memperoleh sifat yang diperlukan untuk transplantasi. Pertama, mereka mengisolasi kultur sel dari dinding pembuluh babi dan mengobatinya dengan imunoglobulin manusia: mereka mengikat sel yang dimodifikasi 90 persen lebih sedikit dari sel normal. Kemudian sel-sel ini ditindaklanjuti oleh protein komplemen manusia - mereka bereaksi terhadap keberadaan sel asing bahkan lebih awal daripada imunoglobulin - tetapi sistem komplemen diaktifkan tidak lebih sering dari pada kasus sel mereka sendiri, sel manusia.
Dengan demikian, para ilmuwan telah berhasil menciptakan hewan yang sel-selnya tidak langsung menyebabkan agresi kekebalan manusia. Terlepas dari kenyataan bahwa sistem kekebalan dapat bereaksi terhadap sel asing di kemudian hari, dengan mengenali protein yang lebih langka, hal ini dapat ditangani dengan menggunakan imunosupresan. Mengedit, di sisi lain, memungkinkan Anda untuk menghindari penolakan akut dan mendapatkan waktu untuk organ berakar di dalam tubuh. Dalam wawancara dengan Science, Yang mengklarifikasi bahwa perusahaan berencana untuk fokus pada pengujian praklinis pada tahun 2020, tetapi berharap untuk beralih ke penelitian manusia dalam lima tahun ke depan.
Penulis: Polina Loseva
