Quimera (genética)

Una quimera animal es un organismo único que se compone de dos o más poblaciones diferentes de células genéticamente distintas que se originaron a partir de diferentes cigotos involucrados en la reproducción sexual. Si las diferentes células han surgido del mismo cigoto, el organismo se denomina mosaico. Las quimeras se forman a partir de al menos cuatro células parentales (dos huevos fertilizados o embriones tempranos fusionados). Cada población de células mantiene su propio carácter y el organismo resultante es una mezcla de tejidos. Se han documentado casos de quimerismo humano.

Esta afección se hereda o se adquiere mediante la infusión de células hematopoyéticas alogénicas durante el trasplante o la transfusión. En gemelos no idénticos, el quimerismo se produce mediante anastomosis de vasos sanguíneos. La probabilidad de que la descendencia sea una quimera aumenta si se crea mediante fertilización in vitro. Las quimeras a menudo pueden reproducirse, pero la fertilidad y el tipo de descendencia dependen de qué línea celular dio lugar a los ovarios o testículos; Pueden producirse diversos grados de diferencias intersexuales si un conjunto de células es genéticamente femenino y otro genéticamente masculino.

Quimerismo tetragaméticoEditar

El quimerismo tetragamético es una forma de quimerismo congénito. Esta condición se produce mediante la fertilización de dos óvulos separados por dos espermatozoides, seguida de la agregación de los dos en las etapas de blastocisto o cigoto. Esto da como resultado el desarrollo de un organismo con líneas celulares entremezcladas. Dicho de otra manera, la quimera se forma a partir de la fusión de dos gemelos no idénticos (presumiblemente ocurre una fusión similar con gemelos idénticos, pero como sus genotipos no son significativamente distintos, el individuo resultante no se consideraría una quimera). Como tales, pueden ser masculinos, femeninos o tener características intersexuales mixtas.

A medida que el organismo se desarrolla, puede llegar a poseer órganos que tengan diferentes conjuntos de cromosomas. Por ejemplo, la quimera puede tener un hígado compuesto por células con un conjunto de cromosomas y un riñón compuesto por células con un segundo conjunto de cromosomas. Esto ha ocurrido en humanos, y en un momento se pensó que era extremadamente raro, aunque la evidencia más reciente sugiere que este no es el caso.

Esto es particularmente cierto para el tití. Investigaciones recientes muestran que la mayoría de los titíes son quimeras, que comparten ADN con sus gemelos fraternos. El 95% de los gemelos fraternos en tití intercambian sangre a través de fusiones coriónicas, lo que los convierte en quimeras hematopoyéticas.

La mayoría de las quimeras pasarán por la vida sin darse cuenta de que son quimeras. La diferencia en los fenotipos puede ser sutil (p. Ej., Tener el pulgar y el pulgar recto de un autoestopista, ojos de colores ligeramente diferentes, crecimiento diferencial del vello en lados opuestos del cuerpo, etc.) o completamente indetectable. Las quimeras también pueden mostrar, debajo un cierto espectro de luz ultravioleta, marcas distintivas en la espalda que se asemejan a las puntas de las flechas que apuntan hacia abajo desde los hombros hasta la zona lumbar; esta es una expresión de las irregularidades del pigmento llamadas líneas de Blaschko.

Personas afectadas puede identificarse por el hallazgo de dos poblaciones de glóbulos rojos o, si los cigotos son del sexo opuesto, genitales ambiguos e intersexuales solos o en combinación; estas personas a veces también tienen manchas en la piel, el cabello o la pigmentación de los ojos (heterocromía). Si los blastocistos son del sexo opuesto, se pueden formar genitales de ambos sexos: ovario y testículo, o ovotestes combinados, en una forma rara de intersexualidad, una condición conocida anteriormente como hermafroditismo verdadero.

Tenga en cuenta que el La frecuencia de esta condición no indica la verdadera prevalencia del quimerismo. La mayoría de las quimeras compuestas por células masculinas y femeninas probablemente no tienen una condición intersexual, como podría esperarse si las dos poblaciones de células se mezclaran uniformemente en todo el cuerpo. A menudo, la mayoría o todas las células de un solo tipo celular estarán compuestas por una sola línea celular, es decir, la sangre puede estar compuesta predominantemente por una línea celular y los órganos internos de la otra línea celular. Los genitales producen las hormonas responsables de otras características sexuales.

Las quimeras naturales casi nunca se detectan a menos que presenten anomalías como características masculinas / femeninas o hermafroditas o pigmentación desigual de la piel. Los más notables son algunos gatos carey machos y gatos calicó (aunque la mayoría de los carey macho tienen un cromosoma X adicional responsable de la coloración) o animales con órganos sexuales ambiguos.

La existencia de quimerismo es problemática para las pruebas de ADN, un hecho con implicaciones para el derecho familiar y penal. El caso de Lydia Fairchild, por ejemplo, fue llevado a los tribunales después de que las pruebas de ADN aparentemente mostraran que sus hijos no podían ser suyos. Se presentaron cargos de fraude en su contra y se impugnó la custodia de sus hijos.El cargo en su contra fue desestimado cuando quedó claro que Lydia era una quimera, y el ADN coincidente se encontró en su tejido cervical. Otro caso fue el de Karen Keegan, de quien también se sospechaba (inicialmente) que no era la madre biológica de sus hijos, después de que las pruebas de ADN de sus hijos adultos para un trasplante de riñón que necesitaba parecieran mostrar que no era su madre.

El estado tetragamético tiene implicaciones importantes para el trasplante de órganos o células madre. Las quimeras suelen tener tolerancia inmunológica a ambas líneas celulares.

MicrochimerismEdit

El microquimerismo es la presencia de una pequeña cantidad de células que son genéticamente distintas de las del individuo huésped. La mayoría de las personas nacen con unas pocas células genéticamente idénticas a sus madres «y la proporción de estas células disminuye en individuos sanos a medida que ellos envejecen. Se ha observado que las personas que retienen un mayor número de células genéticamente idénticas a las de su madre tienen tasas más altas de algunas enfermedades autoinmunes, presumiblemente porque el sistema inmunológico es responsable de destruir estas células y un defecto inmunológico común evita que lo haga y también causa Las tasas más altas de enfermedades autoinmunes debido a la presencia de células derivadas de la madre es la razón por la que en un estudio de 2010 de un hombre de 40 años con una enfermedad similar a la esclerodermia (una enfermedad reumática autoinmune), las células femeninas detectadas en su Se pensó que el torrente sanguíneo a través de FISH (hibridación fluorescente in situ) era de origen materno. Sin embargo, se descubrió que su forma de microquimerismo se debía a un gemelo desaparecido, y se desconoce si el microquimerismo de un gemelo desaparecido podría predisponer a las personas a enfermedades autoinmunes Las madres a menudo también tienen algunas células genéticamente idénticas a las de sus hijos, y algunas personas también tienen algunas células genéticamente idénticas a las de sus hijos. de sus hermanos (solo hermanos maternos, ya que estas células se les pasan porque su madre las retuvo).

Quimerismo simbiótico en el rapeEditar

El quimerismo ocurre naturalmente en el rape ceratioide adulto y está en hecho una parte natural y esencial de su ciclo de vida. Una vez que el macho alcanza la edad adulta, comienza su búsqueda de una hembra. Utilizando receptores olfativos (u olfativos) fuertes, el macho busca hasta localizar una hembra de rape. El macho, de menos de una pulgada de largo, muerde su piel y libera una enzima que digiere la piel tanto de su boca como de su cuerpo, fusionando la pareja hasta el nivel de los vasos sanguíneos. Si bien este apego se ha vuelto necesario para la supervivencia del macho, eventualmente lo consumirá, ya que ambos rapes se fusionan en un solo individuo hermafrodita. A veces, en este proceso, más de un macho se unirá a una sola hembra como simbionte. En este caso, todos serán consumidos en el cuerpo de la pescador hembra más grande. Una vez fusionados con una hembra, los machos alcanzarán la madurez sexual, desarrollando testículos grandes a medida que sus otros órganos se atrofian. Este proceso permite que los espermatozoides estén en constante suministro cuando el La hembra produce un huevo, por lo que el pez quimérico puede tener un mayor número de crías.

Quimerismo de la línea germinalEditar

El quimerismo de la línea germinal ocurre cuando las células germinales (por ejemplo, el esperma y el óvulo células) de un organismo no son genéticamente idénticas a las suyas. Recientemente se ha descubierto que los titíes pueden portar las células reproductivas de sus hermanos gemelos (fraternos) debido a la fusión placentaria durante el desarrollo (los titíes casi siempre dan a luz fr gemelos externos.)

Quimerismo artificialEditar

El quimerismo artificial entra en la categoría artificial en la que puede existir una quimera. Un individuo que cae bajo esta clasificación posee dos conjuntos diferentes de pedigrí genéticos: uno que fue heredado genéticamente en el momento de la formación del embrión humano y el otro que fue introducido intencionalmente a través de un procedimiento médico conocido como trasplante. Los tipos específicos de trasplantes que podrían inducir esta condición incluyen trasplantes de médula ósea y trasplantes de órganos, ya que el cuerpo del receptor trabaja esencialmente para incorporar permanentemente las nuevas células madre sanguíneas en él.

Un ejemplo de quimerismo artificial en animales son las quimeras de codorniz-pollito. Al utilizar el trasplante y la ablación en la etapa de embrión del pollito, el tubo neural y las células de la cresta neural del pollito se extirparon y se reemplazaron con las mismas partes de una codorniz. Una vez que nacieron, las plumas de codorniz fueron visiblemente aparente alrededor del área del ala, mientras que el resto del cuerpo del pollito estaba hecho de sus propias células de pollo.

HumansEdit

El quimerismo ha sido documentado en humanos en varios casos.

• La velocista holandesa Foekje Dillema fue expulsada de la selección de 1950 después de que rechazó una prueba sexual obligatoria en julio de 1950; investigaciones posteriores revelaron un cromosoma Y en las células de su cuerpo, y el análisis mostró que probablemente era una mujer en mosaico 46, XX / 46, XY.
• En 1953 se informó sobre una quimera humana en el British Medical Journal. Se encontró que una mujer tenía sangre que contenía dos tipos de sangre diferentes. Aparentemente, esto resultó de las células de su hermano gemelo que viven en su cuerpo. Un estudio de 1996 encontró que tal quimerismo de grupo sanguíneo no es raro.
• Otro informe de una quimera humana fue publicado en 1998, donde un hombre humano tenía algunos órganos femeninos parcialmente desarrollados debido al quimerismo. Había sido concebido mediante fertilización in vitro.
• En 2002, a Lydia Fairchild se le negó la asistencia pública en el estado de Washington cuando las pruebas de ADN parecían demostrar que ella no era la madre de sus hijos. Un abogado de la fiscalía escuchó de una quimera humana en Nueva Inglaterra, Karen Keegan, y sugirió la posibilidad a la defensa, quienes pudieron demostrar que Fairchild también era una quimera con dos conjuntos de ADN, y que uno de esos conjuntos podría haber sido la madre de los niños.
• En 2002, un artículo en el New England Journal of Medicine describe a una mujer en quien se identificó inesperadamente el quimerismo tetragamético después de someterse a preparaciones para un trasplante de riñón que requirió la patie nt y su familia inmediata para someterse a una prueba de histocompatibilidad, cuyo resultado sugirió que ella no era la madre biológica de dos de sus tres hijos.
• En 2009, la cantante Taylor Muhl descubrió que lo que siempre se pensó que era una gran marca de nacimiento en su torso en realidad era causado por quimerismo.
• En 2017, se informó sobre una quimera humana-cerdo haber sido creado; También se informó que la quimera tenía 0,001% de células humanas, siendo el resto el cerdo.

HermafroditasEdit

• Existe un debate en torno a los verdaderos hermafroditas con respecto a un escenario hipotético en el que podría ser posible que un humano se autofecundara. Si una quimera humana se forma a partir de un cigoto masculino y femenino que se fusionan en un solo embrión, dando un tejido gonadal funcional individual de ambos tipos, dicha autofecundación es factible. De hecho, se sabe que ocurre en especies no humanas donde los animales hermafroditas son comunes. Sin embargo, nunca se ha documentado ningún caso de autofertilización funcional en humanos.

Receptores de médula óseaEditar

• Se han informado varios casos de fenómenos quimeras inusuales en receptores de médula ósea.
  • En 2019, la sangre y El fluido seminal de un hombre en Reno, Nevada (que se había sometido a una vasectomía), exhibía solo el contenido genético de su donante de médula ósea. Los hisopos de sus labios, mejillas y lengua mostraron un contenido mixto de ADN.
  • El contenido de ADN del semen de un caso de agresión en 2004 coincidía con el de un hombre que había estado en prisión en el momento de la agresión, pero que había sido donante de médula ósea para su hermano, que luego fue decidido a haber cometido el crimen.
  • En 2008, un hombre murió en un accidente de tráfico que ocurrió en Seúl, Corea del Sur. Para identificarlo, se analizó su ADN. Los resultados revelaron que el ADN de su sangre, junto con algunos de sus órganos, parecía mostrar que era mujer. Más tarde se determinó que había recibido un trasplante de médula ósea de su hija.

Chimera IdentificationEdit

El quimerismo es tan raro que solo ha habido 100 casos confirmados en humanos. Sin embargo, esto puede deberse al hecho de que, para empezar, es posible que los humanos no sepan que tienen esta afección. Por lo general, no hay signos o síntomas de quimerismo que no sean algunos síntomas físicos como hiperpigmentación, hipopigmentación o poseer dos ojos de diferentes colores. Sin embargo, estos signos no significan necesariamente que un individuo sea una quimera y solo deben verse como posibles síntomas. Una vez más, la investigación forense o la curiosidad por una prueba de ADN de maternidad / paternidad fallida generalmente conduce al descubrimiento accidental de esta condición. Simplemente sometiéndose a una prueba de ADN, que generalmente consiste en un frotis rápido de la mejilla o un análisis de sangre, se hace el descubrimiento del segundo genoma, una vez desconocido, identificando a ese individuo como una quimera.

ResearchEdit

Las primeras quimeras de primates conocidas son los gemelos monos rhesus, Roku y Hex, cada uno con seis genomas. Fueron creados mezclando células de blastocistos de cuatro células totipotentes; aunque las células nunca se fusionaron, trabajaron juntas para formar órganos. Se descubrió que uno de estos primates, Roku, era una quimera sexual; ya que el cuatro por ciento de las células sanguíneas de Roku contenían dos cromosomas x.

Un hito importante en la experimentación de quimeras ocurrió en 1984 cuando se produjo una oveja-cabra quimérica mediante la combinación de embriones de una cabra y una oveja, y sobrevivió a la edad adulta.

En agosto de 2003, investigadores de la Segunda Universidad Médica de Shanghai en China informaron que habían fusionado con éxito células de piel humana y óvulos de conejo para crear los primeros embriones quiméricos humanos. Se permitió que los embriones se desarrollaran durante varios días en un laboratorio y luego se destruyeron para recolectar las células madre resultantes. En 2007, científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Nevada crearon una oveja cuya sangre contenía un 15% de células humanas y un 85% de células de oveja.

El 22 de enero de 2019, la Sociedad Nacional de Consejeros Genéticos publicó un artículo: Explicación del quimerismo: cómo una persona puede tener sin saberlo dos conjuntos de ADN, donde afirman que «Actualmente se cree que el quimerismo tetragamético, en el que un embarazo gemelar se convierte en un hijo, es una de las formas más raras. Sin embargo, sabemos que entre el 20 y el 30 por ciento de los embarazos únicos fueron originalmente gemelos o embarazos múltiples. Debido a esta estadística, es muy posible que el quimerismo tetragamético sea más común de lo que implican los datos actuales ”.

SpongesEdit

El quimerismo ha En algunas especies de esponjas marinas. Se han encontrado cuatro genotipos distintos en un solo individuo, y existe la posibilidad de una heterogeneidad genética aún mayor. Cada genotipo funciona de forma independiente en términos de reproducción, pero los diferentes genotipos intraorganismos comportarse como un solo individuo grande en términos de respuestas ecológicas como el crecimiento.

MiceEdit

Los ratones quiméricos son animales importantes en la investigación biológica, ya que permiten investigar una variedad de cuestiones biológicas en un animal que tiene dos grupos genéticos distintos . Estos incluyen información sobre problemas tales como los requisitos específicos de tejido de un gen, el linaje celular y el potencial celular. Los métodos generales para crear ratones quiméricos se pueden resumir mediante inyección o agregación de células embrionarias de diferentes orígenes. Beatrice Mintz fabricó el primer ratón quimérico en la década de 1960 mediante la agregación de embriones en estadio de ocho células. Por otro lado, la inyección fue pionera en Richard Gardner y Ralph Brinster, quienes inyectaron células en blastocistos para crear ratones quiméricos con líneas germinales totalmente derivadas de células madre embrionarias inyectadas (células ME). Las quimeras pueden derivarse de embriones de ratón que aún no se han implantado en el útero, así como de embriones implantados. Las células madre embrionarias de la masa celular interna de un blastocisto implantado pueden contribuir a todos los linajes celulares de un ratón, incluida la línea germinal. Las células madre embrionarias son una herramienta útil en las quimeras porque los genes se pueden mutar en ellas mediante el uso de recombinación homóloga, lo que permite la orientación genética. Desde que ocurrió este descubrimiento en 1988, las células madre embrionarias se han convertido en una herramienta clave en la generación de ratones quiméricos específicos.

Biología subyacenteEditar

La capacidad de producir quimeras de ratón proviene de la comprensión de los principios desarrollo del ratón. Entre las etapas de fertilización del óvulo y la implantación de un blastocisto en el útero, diferentes partes del embrión de ratón retienen la capacidad de dar lugar a una variedad de linajes celulares. Una vez que el embrión ha alcanzado la etapa de blastocisto, se compone de varias partes, principalmente el trofectodermo, la masa celular interna y el endodermo primitivo. Cada una de estas partes del blastocisto da lugar a diferentes partes del embrión; la masa celular interna da lugar al embrión propiamente dicho, mientras que el trofectodermo y el endodermo primitivo dan lugar a estructuras embrionarias adicionales que apoyan el crecimiento del embrión. Los embriones en etapa de dos a ocho células son competentes para hacer quimeras, ya que en estas etapas de desarrollo, las células de los embriones aún no están comprometidas para dar lugar a ningún linaje celular en particular, y podrían dar lugar a la masa celular interna o el trofectodermo. En el caso de que se utilicen dos embriones diploides en estadio de ocho células para producir una quimera, el quimerismo se puede encontrar más tarde en el epiblasto, el endodermo primitivo y el trofectodermo del blastocisto de ratón.

Es posible disecar el embrión en otras etapas para dar lugar en consecuencia a un linaje de células de un embrión selectivamente y no al otro. Por ejemplo, se pueden usar subconjuntos de blastómeros para dar lugar a quimeras con un linaje celular específico de un embrión. La masa celular interna de un blastocisto diploide, por ejemplo, puede usarse para hacer una quimera con otro blastocisto de un embrión diploide de ocho células; las células extraídas de la masa celular interna darán lugar al endodermo primitivo y al epiblasto en el ratón quimera. A partir de este conocimiento, se han desarrollado las contribuciones de las células madre embrionarias a las quimeras. Las células madre embrionarias se pueden usar en combinación con embriones de ocho y dos células para producir quimeras y dar origen exclusivamente al embrión propiamente dicho.Los embriones que se usarán en quimeras pueden modificarse genéticamente para contribuir específicamente a una sola parte de la quimera. Un ejemplo es la quimera construida a partir de células madre embrionarias y embriones tetraploides, que se fabrican artificialmente mediante electrofusión de dos embriones diploides de dos células. El embrión tetraploide dará lugar exclusivamente al trofectodermo y al endodermo primitivo en la quimera.

Métodos de producciónEditar

Hay una variedad de combinaciones que pueden dar lugar a un ratón quimera exitoso y – de acuerdo con el objetivo del experimento – se puede elegir una combinación apropiada de células y embriones; generalmente, pero no se limitan a, embriones diploides y células ES, embriones diploides y embriones diploides, células ME y embriones tetraploides, embriones diploides y embriones tetraploides, células ES y células ME. La combinación de células madre embrionarias y embriones diploides es una técnica común utilizada para la fabricación de ratones quiméricos, ya que la selección de genes puede realizarse en la célula madre embrionaria. Este tipo de quimeras se puede producir mediante la agregación de células madre y el embrión diploide o mediante la inyección de las células madre en el embrión diploide. Si se van a utilizar células madre embrionarias para la selección de genes para hacer una quimera, el siguiente procedimiento es común: se introducirá una construcción para la recombinación homóloga para el gen objetivo en células madre embrionarias de ratón cultivadas del ratón donante, mediante electroporación; las células positivas para el evento de recombinación tendrán resistencia a los antibióticos, proporcionada por el casete de inserción utilizado en el direccionamiento del gen; y poder ser seleccionado positivamente. A continuación, se inyectan células madre embrionarias con el gen diana correcto en un blastocisto de ratón huésped diploide. Luego, estos blastocistos inyectados se implantan en un ratón hembra subrogado pseudopreñado, que llevará los embriones a término y dará a luz a un ratón cuya línea germinal se deriva de las células madre embrionarias del ratón donante. Este mismo procedimiento se puede lograr mediante la agregación de Las células madre embrionarias y los embriones diploides, los embriones diploides se cultivan en placas de agregación en pocillos donde pueden caber embriones individuales, a estos pocillos se añaden células madre embrionarias y los agregados se cultivan hasta que se forma un solo embrión y ha progresado a la etapa de blastocito, y luego transferido al ratón sustituto.