Humane Dyrs Kimærer: Biologisk Forskning Og Etiske Spørgsmål

{h1}

Introduktion af humane celler til andre organismer er et nyttigt forskningsværktøj. Der er dog etiske overvejelser.

I græsk mytologi var kimeren et storslået monster. Det var en usædvanlig mælange af dyr med en løvehoved og fødder, en gedens hoved, der spire af ryggen og en serpentinhale. Det gjorde stor ødelæggelse, indtil helten Bellerophon dræbte monsteret ved hjælp af den bevingede hest, Pegasus.

I videnskabelige termer bevarer ordet "chimera" kernen i dens mytiske rødder. En kimær er lavet af celler, der er afledt af to (eller nogle gange mere) organismer. Disse "forælder" -organismer kan være af samme eller forskellige arter. Det afgørende træk ved en kimær er, at de enkelte celler i sin krop ikke er alle de samme; de er genetisk forskellige. I stedet for en blanding af gener fra hver moderorganisme indeholder en given celle den genetiske information af kun en moderorganisme. Således består en kimær af populationer af celler, som er genetisk identiske med hver af dets forælderorganismer.

Nogle eksempler på kimærer er allerede kendt for de fleste mennesker. For eksempel er vævschimærer resultatet af organtransplantationer eller vævstransplantater (såsom en knoglemarvstransplantation). Efter transplantationen køber modtageren to genetisk forskellige vævs- og celletyper, ifølge en 2007 reviewartikel af Richard R. Behringer, en professor i genetik ved University of Texas, MD Anderson Cancer Center i Houston, Texas, offentliggjort i tidsskriftet Cell Stamcelle.

Kimærer kan også forekomme i naturen. Forfatter Vivienne Lam opregnede flere eksempler på naturlig chimerisme hos mennesker i en artikel i 2007, der blev offentliggjort i Journal of Science Quarterly (University of British Columbia). Mikrochimerisme opstår, når kun en lille population af celler er genetisk forskellig fra resten. For eksempel kan en moder og udviklende foster under svangerskabet bytte stamceller gennem moderkagen.

Et andet eksempel er tetragametisk chimerisme. Her befrugter to separate sædfrugter to separate æg, hvilket ideelt set vil resultere i et sæt broderske tvillinger. Men hvis de to embryoner på en eller anden måde smelter sammen med at skabe et enkelt foster med genetisk forskellige celler, forekommer tetragametisk chimerisme.

Imidlertid oprettes chimærer oftest i et laboratorium til forskningsformål. Når cellerne fra forskellige moderorganismer kommer sammen for at danne en kimær, kan de inkorporeres i flere dele af kimærets krop. Disse celler kan være somatiske celler - en hvilken som helst celle i kroppen undtagen for reproduktive celler - eller de kan inkorporeres i bakterievæv, hvor der produceres specialiserede reproduktive celler eller gameter, såsom sæd og ægceller, ifølge Behringer.

Eksempler på sådanne forskningsværktøjer indbefatter kimære mus, der opdrættes til anvendelse i genetisk forskning. Disse dyr indeholder to typer af musceller, der udtrykker forskellige gener: en hvor alle musegener er intakte, og den anden hvor en kopi af et bestemt gen er slettet eller "slået ud". En række parringstrin ved hjælp af sådanne kimære mus resulterer i sidste ende i nogle afkom, hvor genet af interesse er fuldstændigt slået ud i alle celler, ifølge en scitable artikel udgivet af Nature Education. Dette hjælper forskere til fuldt ud at forstå funktionen og relevansen af ​​det pågældende gen inden for en levende modelorganisme.

Forskellige interspecierede chimærer er også blevet oprettet. For eksempel markerede 1984 udviklingen af ​​den første geit- og fårkimær, kaldet "geep", ifølge University of Wisconsin-Madison. Områderne i geepkroppen, der indeholdt fårceller og DNA, var uldige, mens arealer med gedceller og DNA var hårde.

Humane dyrs kimærer

Humane dyrs kimærer er et yderligere eksempel på en interspecies chimær, der genereres, når humane celler introduceres i dyr. Dette kan gøres gennem en række forskellige teknikker. Humane celler og væv kan transplanteres til embryoner, fostre eller voksne hvirveldyrsdyr, sagde Behringer. Humane dyrs kimærer fremstilles også ved at indføre humane stamceller i dyr under forskellige udviklingsstadier, det være sig embryonale, føtal eller postnatal (efter fødslen) ifølge en 2007-artikel, der også er offentliggjort i tidsskriftet Cell Stem Cell.

Ifølge National Institutes of Health (NIH) gør to unikke egenskaber stamceller, der er nyttige til forskning: evnen til at replikere og genoprette deres populationer uden meget begrænsning og evnen til at danne mange forskellige celle- og vævstyper under tidlig udvikling.

Stamceller afledt af voksne organer og væv er noget begrænsede i de typer celler, de kan danne. På den anden side anses stamceller, der er afledt af humane embryoner (som også kan manipuleres i laboratoriet) eller celler, som er genetisk manipuleret til at vende tilbage til en stamcellelignende tilstand, som "pluripotente" ifølge Boston Børnehospital. Dette betyder, at disse celler har evnen til at udvikle eller "differentiere" i alle de store celler og vævstyper af menneskekroppen.

Så når menneskelige stamceller anvendes til at generere kimærer af humant dyr, især under tidlige embryonale stadier, har de evnen til at inkorporere i forskellige dele af kimærkroppen, herunder kimlinjen, og kan danne en række celler og vævstyper.

Applikationer

Humane dyrs kimærer tjener som et nyttigt levende testmiljø for at hjælpe forskere bedre med at forstå grundlaget for menneskets biologi og mekanismerne for menneskers sygdom.Som Behringer påpegede i sin artikel, bruger laboratoriedyr som modeller for humanbiologi eller sygdomme ikke fuldt ud at replikere menneskelig fysiologi. "Det primære mål for kimærforskning fra mennesker og dyr er således at producere menneskelige cellulære tegn hos dyr," skrev han.

Sådan forskning er blevet gennemført i årtier nu. For eksempel rapporterede en gruppe forskere fra Danmark i 1974 den første succesfulde transplantation af mange forskellige menneskelige føtalorganer til en laboratoriemusemodel kaldet den nøgne mus. Deres eksperimenter, der blev offentliggjort i en artikel i 1974 i tidsskriftet Nature, viste, at menneskelige føtale lunger, nyrer, bugspytkirtlen, tymus, binyrerne, testiklerne og æggestokkene alle kunne etablere sig og udvikle sig inden for den nøgne mus.

Eksperimenter udført i de senere år har fokuseret på at udvide de potentielle anvendelser af den kimære model af mennesker og dyr. I en artikel fra 2004, der blev offentliggjort i tidsskriftet Blood, forklarede forfatterne forsøg, hvor humane hæmatopoietiske stamceller eller bloddannende stamceller blev transplanteret til 55- til 60-dages gamle fårfostre. Ud over at danne komponenterne i blod og immunsystemet kan disse stænglerceller danne celler som knogler og muskler. Forfatterne fandt ud af, at hæmatopoietiske stamceller også var i stand til at danne funktionelle humane leverceller. Forskerne foreslog, at en sådan kimær model kunne tilvejebringe et middel til at generere et stort antal menneskelige leverceller til behandling af genetiske sygdomme hos fostre eller nyfødte, hvor levercellerne er mangelfulde.

En anden forskningsgruppe indførte humane embryonale stamceller i hjernen hos 14-dages gamle embryonale mus. Disse eksperimenter, der er beskrevet i en artikel fra 2005, der blev offentliggjort i tidsskriftet PNAS, viste, at de humane embryonale stamceller dannede mange forskellige funktionelle neurale celletyper. Disse celler fortsatte med at udvikle sig til modne og aktive humane neuroner indenfor musens forhindring. Forfatterne fremhævede vigtigheden af ​​at have et levende miljø for at studere menneskelig neurale udvikling. Desuden foreslog de, at sådanne kimærer kunne hjælpe med at udvikle nye modeller af neurodegenerative og psykiatriske sygdomme, samt tilvejebringe et potentielt middel til at fremskynde screeningen af ​​terapeutiske lægemidler.

Det

"Chimera of Arezzo" statuen fra omkring 400 B.C., fundet i Arezzo, en gammel etruskisk og romersk by i Toscana.

Kredit: Carole Raddato

Etiske overvejelser

Hvordan skal folk tænke på et dyr, når videnskabsmænd begynder at uddybe det med menneskelige karakteristika? Dette spørgsmål udgør kernen i mange etiske debatter, der er centreret om frembringelsen af ​​kimærer af humant dyr.

For eksempel kan der være mange instinktive indvendinger mod at skabe sådanne kimærer. Der er "yuck-faktoren" eller en øjeblikkelig følelse af modvilje, sagde en 2003-artikel udgivet af Project Muse. Denne følelse kan forklares ved en opfattelse af, at skabelse af kimærer fra mennesker og dyr er en eller anden måde tabu og at nogle grænser er blevet krydset.

"Som sådan truer disse væsener vores sociale identitet, vores utvetydige status som mennesker," forfatterne Jason Scott Robert og Francoise Baylis skrev. Men så fortsætter de med at spørge: "Hvad skaber for entydig menneskehed?"

Frembringelsen af ​​kimærer af humant dyr dyrker i en vis forstand de linjer, der definerer artens identiteter. For eksempel, hvis humane pluripotente celler fik lov til at integrere i et dyrs kimlinjevæv, er det muligt for kimæren at generere humane æg eller sæd. Og man kan meget vel spørge, at hvis menneskelige neuroner integreres i dyrets hjerner, er der mulighed for at forbedre et dyrs evner og oplevelser til et menneskeligt niveau?

I sidste ende opsummerede Robert og Baylis det iboende samfund ved at evaluere etikken om at fremstille humant dyrkimærer som denne: "Når vi står over for udsigten til ikke at vide, om en væsen for os er menneskelig og derfor berettiget til alle de rettigheder, der typisk tildeles menneske væsener, vi er som et folk forvirret. "

For nogle etikere er rettighederne til kimærer fra mennesker og dyr knyttet til begrebet "moralsk status".

"Moral status er et begreb, der henviser til den moralske betydning, som et individ har, uafhængigt af andres bekymringer eller interesser," sagde Robert Streiffer, lektor i bioethik og filosofi ved University of Wisconsin-Madison. "Nogle ting har ingen moralsk status. En stol er kun moralsk, hvis andre mennesker bryr sig om det (for eksempel er det deres ejendom). Men andre ting har moralsk status. En person eller et dyr betyder noget, selv om ingen andre bekymrer sig om den pågældende person. "

Streiffer bemærkede, at en persons moralske status bestemmer de former for forskning, som den kan bruges til. I tilfælde af mennesker er der strenge begrænsninger på de typer af forskning, der kan udføres på ikke-samstemmende individer. "Dette afspejler samfundets opfattelse af, at mennesker har en meget høj grad af moralsk status." han sagde. "Derimod tillader forskrifterne for forskning med ikke-menneskelige dyr forskning om ikke-samstemmende personer, der ofrer deres mest grundlæggende interesser - deres interesser i at undgå smerte og død - i håb om, at andre i sidste ende kan gavne. Dette afspejler samfundets opfattelse af, at dyr har en lavere grad af moralsk status. "

Streiffer fortsatte med at forklare, at selv om de mange forskellige teorier grundlagde en persons moralske status i forskellige egenskaber, bestemmes disse i sidste ende af fysiske egenskaber hos en persons krop. Under den "graderede teori" af moralsk status, hvis individets fysiske sminke er ændret nok på visse måder, kan det teoretisk ændre denne persons moralske status.Derfor er det muligt at starte forskning med et dyr, der giver svagere beskyttelse, men i sidste ende ændre det på en sådan måde, at den opnår en højere moralsk status.

"Som værste tilfælde kan man forestille sig en person, der har samme moralske status som du eller jeg har, men fortsætter med at blive behandlet som dyr, der normalt behandles i forskning," sagde Streiffer til WordsSideKick.com. "Dette ville være ret uetisk."

Nuværende politisk status

Nuværende føderale politik i form af NIH retningslinjer og anbefalinger fremsat af forskellige videnskabelige organisationer tager hensyn til etiske bekymringer og nyere fremskridt inden for forskning og teknologi.

I september 2015 satte NIH et midlertidigt moratorium for finansiering af forskning, hvor der blev introduceret humane pluripotente celler til ikke-humane hvirveldyr inden gastreringstrinnet med embryonisk udvikling. Under gastrulering dannes de tre kimlag, eller tre hovedvævslag, der i sidste ende giver anledning til alle celler og væv i kroppen. Når humane pluripotente celler introduceres tidligt i animalske embryoner, har de menneskelige celler en chance for at indarbejde alle gennem organismen, siger Carrie Wolinetz, vicedirektør for videnskabspolitik ved NIH. "Du har mindre kontrol over, hvor de [pluripotente celler] skal hen," sagde hun.

Wolinetz bemærkede, at de etiske bekymringer vedrørende kimærer fra mennesker og dyr ikke har ændret sig meget gennem årene. "Folk er virkelig bekymrede for integration af humane celler i kimlinjen og ind i hjernen," sagde hun. Selvom hun karakteriserede tanken om et dyr, der havde menneskelig erkendelse som et "science fiction scenario", understregede Wolinetz behovet for at sikre, at integrationen af ​​humane celler i en dyres hjerne ikke forårsager ændringer i dyrets adfærd og erkendelse, som påvirker dens velfærd eller forårsage nogen form for nød.

I august 2016 offentliggjorde NIH efterfølgende workshops og diskussioner med forskere og dyrevelfærdseksperter foreslåede ændringer af de nuværende retningslinjer. De etiske bekymringer beskrevet ovenfor dannede meget af grundlaget for disse retningslinjer. NIH foreslog oprettelsen af ​​et styregruppe, der ville give tilsyn med finansieringsbeslutninger, der involverer visse typer forskning. Ifølge et blogpost, der er skrevet af Wolinetz, involverer den første type forskning, hvori "humane pluripotente celler introduceres i ikke-humane hvirveldyrsembryoner, op gennem afslutningen af ​​gastruleringstrinnet, med undtagelse af ikke-humane primater, som kun ville blive overvejet efter blastocysten scene." Det andet involverer forskningsområder, hvor "menneskelige celler introduceres i postgastrulerende ikke-humane pattedyr (undtagen gnavere), hvor der kunne være enten et væsentligt bidrag eller en væsentlig funktionel modifikation af dyrets hjerne af de menneskelige celler."

Hertil kommer, at NIH foreslog ændringer i den nuværende menneskelige stamcelle retningslinjer.

Ved at tale om de foreslåede ændringer fortalte Wolinetz WordsSideKick.com, at de udgør en "anerkendelse af, at videnskaben har flyttet ud over, hvor retningslinjerne [oprindeligt] startede."

Yderligere ressourcer

  • Colorado State University: Forskelle mellem en kimær og en genetisk mosaik
  • The Embryo Project Encyclopedia
  • National Institutes of Health: Transgenic Core Facility


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com