Quimera (genética) (Português)

Uma quimera animal é um único organismo composto por duas ou mais populações diferentes de células geneticamente distintas que se originaram de diferentes zigotos envolvidos na reprodução sexual. Se as diferentes células surgiram do mesmo zigoto, o organismo é denominado mosaico. As quimeras são formadas a partir de pelo menos quatro células-mãe (dois ovos fertilizados ou embriões iniciais fundidos). Cada população de células mantém seu próprio caráter e o organismo resultante é uma mistura de tecidos. Casos de quimerismo humano foram documentados.

Essa condição é hereditária ou adquirida por meio da infusão de células hematopoiéticas alogênicas durante o transplante ou transfusão. Em gêmeos não idênticos, o quimerismo ocorre por meio de anastomoses dos vasos sanguíneos. A probabilidade de a prole ser uma quimera aumenta se for criada por fertilização in vitro. Muitas vezes, as quimeras podem se reproduzir, mas a fertilidade e o tipo de descendência dependem de qual linha celular deu origem aos ovários ou testículos; vários graus de diferenças intersexuais podem ocorrer se um conjunto de células for geneticamente feminino e outro geneticamente masculino.

Quimerismo tetragaméticoEditar

O quimerismo tetragamético é uma forma de quimerismo congênito. Essa condição ocorre por meio da fertilização de dois óvulos separados por dois espermatozoides, seguida pela agregação dos dois nos estágios de blastocisto ou zigoto. Isso resulta no desenvolvimento de um organismo com linhas celulares misturadas. Dito de outra forma, a quimera é formada a partir da fusão de dois gêmeos não idênticos (uma fusão semelhante provavelmente ocorre com gêmeos idênticos, mas como seus genótipos não são significativamente distintos, o indivíduo resultante não seria considerado uma quimera). Como tal, eles podem ser masculinos, femininos ou ter características mistas de intersexo.

Conforme o organismo se desenvolve, ele pode vir a possuir órgãos com diferentes conjuntos de cromossomos. Por exemplo, a quimera pode ter um fígado composto de células com um conjunto de cromossomos e um rim composto de células com um segundo conjunto de cromossomos. Isso ocorreu em humanos e já foi considerado extremamente raro, embora evidências mais recentes sugiram que não é o caso.

Isso é particularmente verdadeiro para o sagui. Pesquisas recentes mostram que a maioria dos saguis são quimeras, compartilhando DNA com seus gêmeos fraternos. 95% dos gêmeos fraternos de saguis negociam sangue por meio de fusões coriônicas, tornando-os quimeras hematopoiéticas.

A maioria das quimeras passa pela vida sem perceber que são quimeras. A diferença nos fenótipos pode ser sutil (por exemplo, ter um polegar de carona e um polegar reto, olhos de cores ligeiramente diferentes, crescimento diferencial de cabelo em lados opostos do corpo, etc.) ou completamente indetectável. Quimeras também podem aparecer, sob um certo espectro de luz ultravioleta, marcas distintivas nas costas que lembram as pontas de flechas apontando para baixo dos ombros para a parte inferior das costas; esta é uma expressão de irregularidade de pigmento chamada linhas de Blaschko.

Pessoas afetadas pode ser identificada pela descoberta de duas populações de eritrócitos ou, se os zigotos forem do sexo oposto, genitália ambígua e intersexo isolado ou em combinação; essas pessoas às vezes também apresentam manchas na pele, no cabelo ou na pigmentação dos olhos (heterocromia). Se os blastocistos forem do sexo oposto, genitais de ambos os sexos podem ser formados: ovário e testículo, ou ovotestes combinados, em uma forma rara de intersexo, uma condição anteriormente conhecida como hermafroditismo verdadeiro.

Observe que o A frequência desta condição não indica a verdadeira prevalência de quimerismo. A maioria das quimeras compostas por células masculinas e femininas provavelmente não tem uma condição intersex, como seria de esperar se as duas populações de células estivessem uniformemente misturadas em todo o corpo. Freqüentemente, a maioria ou todas as células de um único tipo de célula serão compostas por uma única linha celular, ou seja, o sangue pode ser composto predominantemente por uma linha celular e os órgãos internos da outra linha celular. A genitália produz os hormônios responsáveis por outras características sexuais.

Quimeras naturais quase nunca são detectadas, a menos que exibam anormalidades como características masculinas / femininas ou hermafroditas ou pigmentação cutânea irregular. Os mais perceptíveis são alguns gatos machos de casco de tartaruga e gatos chita (embora a maioria dos cascos de tartaruga machos tenha um cromossomo X extra responsável pela coloração) ou animais com órgãos sexuais ambíguos.

A existência de quimerismo é problemática para testes de DNA, fato com implicações para o direito familiar e penal. O caso Lydia Fairchild, por exemplo, foi levado a tribunal depois que o teste de DNA aparentemente mostrou que seus filhos não podiam ser dela. Acusações de fraude foram apresentadas contra ela e a custódia de seus filhos foi contestada.A acusação contra ela foi rejeitada quando ficou claro que Lydia era uma quimera, com o DNA correspondente sendo encontrado em seu tecido cervical. Outro caso foi o de Karen Keegan, que também era suspeita (inicialmente) de não ser a mãe biológica de seus filhos, depois que testes de DNA em seus filhos adultos para um transplante de rim de que ela precisava pareceram mostrar que ela não era sua mãe. >

O estado tetragamético tem implicações importantes para o transplante de órgãos ou células-tronco. As quimeras geralmente têm tolerância imunológica a ambas as linhas de células.

MicrochimerismEdit

Microquimerismo é a presença de um pequeno número de células que são geneticamente distintas das do indivíduo hospedeiro. A maioria das pessoas nasce com algumas células geneticamente idênticas às de suas mães “e a proporção dessas células diminui em indivíduos saudáveis conforme eles envelhecem. Pessoas que retêm um número maior de células geneticamente idênticas às de suas mães têm taxas mais altas de algumas doenças autoimunes, presumivelmente porque o sistema imunológico é responsável por destruir essas células e um defeito imunológico comum impede que isso aconteça e também causa problemas autoimunes. As taxas mais altas de doenças autoimunes devido à presença de células maternas é o motivo pelo qual, em um estudo de 2010 de um homem de 40 anos com doença semelhante à esclerodermia (uma doença reumática autoimune), as células femininas detectadas em seu corrente sanguínea via FISH (hibridização in situ fluorescente) era considerada derivada da mãe. No entanto, descobriu-se que sua forma de microquimerismo se devia a um gêmeo desaparecido, e não se sabe se o microquimerismo de um gêmeo desaparecido pode predispor os indivíduos a doenças autoimunes também. As mães geralmente também têm algumas células geneticamente idênticas às de seus filhos, e algumas pessoas também têm algumas células geneticamente idênticas de seus irmãos (irmãos maternos apenas, uma vez que essas células são passadas para eles porque sua mãe as reteve).

Quimerismo simbiótico no tamboril Edite

O quimerismo ocorre naturalmente no tamboril Ceratioide adulto e está em fato uma parte natural e essencial de seu ciclo de vida. Uma vez que o homem atinge a idade adulta, ele começa sua busca por uma mulher. Usando fortes receptores olfativos (ou olfativos), o macho procura até localizar um tamboril fêmea. O macho, com menos de um centímetro de comprimento, morde sua pele e libera uma enzima que digere a pele de sua boca e de seu corpo, fundindo o par até o nível dos vasos sanguíneos. Embora esse apego tenha se tornado necessário para a sobrevivência do macho, ele acabará por consumi-lo, pois os dois peixes-tambor se fundem em um único indivíduo hermafrodita. Às vezes, neste processo, mais de um macho se liga a uma única fêmea como um simbionte. caso, todos eles serão consumidos no corpo da pescadora fêmea maior. Uma vez fundidos a uma fêmea, os machos atingirão a maturidade sexual, desenvolvendo testículos grandes à medida que seus outros órgãos atrofiam. Esse processo permite que os espermatozoides estejam em fornecimento constante quando o a fêmea produz um ovo, de modo que o peixe quimérico é capaz de ter um maior número de descendentes.

Quimerismo da linha germinativa

O quimerismo da linha germinativa ocorre quando as células germinativas (por exemplo, espermatozóide e ovo células) de um organismo não são geneticamente idênticas às suas. Foi descoberto recentemente que os saguis podem carregar as células reprodutivas de seus irmãos gêmeos (fraternos) devido à fusão placentária durante o desenvolvimento. (Os saguis quase sempre dão à luz fraternos gêmeos maternos.)

ChimerismEdit artificial

O quimerismo artificial cai na categoria artificial em que uma quimera pode existir. Um indivíduo que se enquadra nessa classificação possui dois conjuntos distintos de pedigrees genéticos: um que foi herdado geneticamente no momento da formação do embrião humano e outro que foi introduzido intencionalmente por meio de um procedimento médico conhecido como transplante. Tipos específicos de transplantes que podem induzir essa condição incluem transplantes de medula óssea e transplantes de órgãos, já que o corpo do receptor trabalha essencialmente para incorporar permanentemente as novas células-tronco do sangue nele.

Um exemplo de quimerismo artificial em animais são as quimeras de codorniz. Ao utilizar o transplante e a ablação no estágio do embrião do pintinho, o tubo neural e as células da crista neural do pintinho foram ablacionados e substituídos pelas mesmas partes de uma codorna. Depois de eclodidas, as penas da codorna ficaram visíveis aparente ao redor da área da asa, enquanto o resto do corpo do pintinho era feito de suas próprias células de galinha.

HumansEdit

O quimerismo foi documentado em humanos em vários casos.

• A velocista holandesa Foekje Dillema foi expulsa da seleção nacional de 1950 depois de recusar um teste sexual obrigatório em julho de 1950; investigações posteriores revelaram um cromossomo Y nas células de seu corpo, e a análise mostrou que ela era provavelmente uma fêmea 46, XX / 46, XY em mosaico.
• Em 1953, uma quimera humana foi relatada no British Medical Journal. Foi descoberto que uma mulher tinha sangue contendo dois tipos diferentes de sangue. Aparentemente, isso resultou das células de seu irmão gêmeo vivendo em seu corpo. Um estudo de 1996 descobriu que tal quimerismo de grupo sanguíneo não é raro.
• Outro relatório de uma quimera humana foi publicado em 1998, onde um homem humano tinha alguns órgãos femininos parcialmente desenvolvidos devido ao quimerismo. Ele havia sido concebido por fertilização in vitro.
• Em 2002, Lydia Fairchild foi negada assistência pública no estado de Washington quando evidências de DNA pareceram mostrar que ela não era a mãe de seus filhos. Um advogado de acusação ouviu falar de uma quimera humana na Nova Inglaterra, Karen Keegan, e sugeriu a possibilidade à defesa, que conseguiu demonstrar que Fairchild também era uma quimera com dois conjuntos de DNA, e que um desses conjuntos poderia ser a mãe dos filhos.
• Em 2002, um artigo no New England Journal of Medicine descreve uma mulher em quem o quimerismo tetragamético foi inesperadamente identificado após passar por preparações para transplante de rim que exigiu o patie nt e sua família imediata se submeteram a testes de histocompatibilidade, cujo resultado sugeriu que ela não era a mãe biológica de dois de seus três filhos.
• Em 2009, o cantor Taylor Muhl descobriu que o que sempre foi considerado uma grande marca de nascença em seu torso foi, na verdade, causado por quimerismo.
• Em 2017, foi relatada uma quimera humano-porco ter sido criado; a quimera também foi relatada como tendo 0,001% de células humanas, sendo o restante de porco.

HermafroditasEditar

• Existe um debate em torno de verdadeiros hermafroditas em relação a um cenário hipotético em que um humano poderia se autofecundar. Se uma quimera humana for formada a partir de um zigoto masculino e feminino se fundindo em um único embrião, dando um tecido gonadal funcional individual de ambos os tipos, tal autofecundação é viável. Na verdade, é conhecido que ocorre em espécies não humanas, onde os animais hermafroditas são comuns. No entanto, nenhum caso de autofecundação funcional foi documentado em humanos.

Receptores de medula ósseaEditar

• Vários casos de fenômenos quiméricos incomuns foram relatados em receptores de medula óssea.
  • Em 2019, o sangue e o fluido seminal de um homem em Reno, Nevada (que foi submetido a uma vasectomia), exibia apenas o conteúdo genético de seu doador de medula óssea. Cotonetes de seus lábios, bochecha e língua mostraram conteúdo de DNA misto.
  • O conteúdo de DNA do sêmen de um caso de agressão em 2004 correspondia ao de um homem que estava na prisão no momento da agressão, mas que havia sido um doador de medula óssea para seu irmão, que mais tarde foi determinado ter cometido o crime.
  • Em 2008, um homem morreu em um acidente de trânsito ocorrido em Seul, na Coreia do Sul. Para identificá-lo, seu DNA foi analisado. Os resultados revelaram que o DNA de seu sangue, junto com alguns de seus órgãos, parecia mostrar que ele era mulher. Posteriormente, foi determinado que ele havia recebido um transplante de medula óssea de sua filha.

Chimera IdentificationEdit

O quimerismo é tão raro que houve apenas 100 casos confirmados em humanos. No entanto, isso pode ser devido ao fato de que os humanos podem não estar cientes de que têm essa condição para começar. Geralmente, não há sinais ou sintomas de quimerismo além de alguns sintomas físicos, como hiperpigmentação, hipo-pigmentação ou possuir dois olhos de cores diferentes. No entanto, esses sinais não significam necessariamente que um indivíduo seja uma quimera e devem ser vistos apenas como possíveis sintomas. Novamente, a investigação forense ou a curiosidade sobre um teste de DNA de maternidade / paternidade que falhou geralmente leva à descoberta acidental dessa condição. Simplesmente submetendo-se a um teste de DNA, que geralmente consiste em um rápido esfregaço de bochecha ou um exame de sangue, a descoberta do segundo genoma desconhecido é feita, portanto, identificando esse indivíduo como uma quimera.

ResearchEdit

As primeiras quimeras primatas conhecidas são os gêmeos macacos rhesus, Roku e Hex, cada um com seis genomas. Eles foram criados pela mistura de células de blastocistos de quatro células totipotentes; embora as células nunca tenham se fundido, elas trabalharam juntas para formar órgãos. Foi descoberto que um desses primatas, Roku, era uma quimera sexual; já que quatro por cento das células sanguíneas de Roku continham dois cromossomos x.

Um marco importante na experimentação de quimera ocorreu em 1984, quando uma ovelha-cabra quimérica foi produzida pela combinação de embriões de uma cabra e uma ovelha, e sobreviveu à idade adulta.

Em agosto de 2003, pesquisadores da Shanghai Second Medical University, na China, relataram que haviam fundido com sucesso células da pele humana e óvulos de coelho para criar os primeiros embriões quiméricos humanos. Os embriões puderam se desenvolver por vários dias em um ambiente de laboratório e então destruídos para colher as células-tronco resultantes. Em 2007, cientistas da Escola de Medicina da Universidade de Nevada criaram uma ovelha cujo sangue continha 15% de células humanas e 85% de células de ovelha.

Em 22 de janeiro de 2019, a National Society of Genetic Counselors divulgou um artigo – O quimerismo explicado: como uma pessoa pode, sem saber, ter dois conjuntos de DNA, onde afirmam “O quimerismo tetragamético, em que uma gravidez gemelar evolui para um filho, é atualmente considerado uma das formas mais raras. No entanto, sabemos que 20 a 30 por cento de gestações únicas foram originalmente de gemelar ou múltipla. Devido a essa estatística, é bem possível que o quimerismo tetragamético seja mais comum do que os dados atuais indicam ”.

SpongesEdit

O quimerismo tem foram encontrados em algumas espécies de esponjas marinhas. Quatro genótipos distintos foram encontrados em um único indivíduo, e há potencial para uma heterogeneidade genética ainda maior. Cada genótipo funciona independentemente em termos de reprodução, mas os diferentes genótipos intraorganismos comportar-se como um único grande indivíduo em termos de respostas ecológicas, como crescimento.

MiceEdit

Camundongos quiméricos são animais importantes na pesquisa biológica, pois permitem a investigação de uma variedade de questões biológicas em um animal que possui dois pools genéticos distintos dentro dele . Estes incluem insights sobre problemas como os requisitos específicos de tecido de um gene, linhagem celular e potencial celular. Os métodos gerais para a criação de camundongos quiméricos podem ser resumidos por injeção ou agregação de células embrionárias de diferentes origens. O primeiro camundongo quimérico foi feito por Beatrice Mintz na década de 1960 por meio da agregação de embriões em estágio de oito células. A injeção, por outro lado, foi iniciada por Richard Gardner e Ralph Brinster, que injetaram células em blastocistos para criar camundongos quiméricos com linhagens germinativas totalmente derivadas de células-tronco embrionárias injetadas (células ES). As quimeras podem ser derivadas de embriões de camundongos que ainda não foram implantados no útero, bem como de embriões implantados. As células ES da massa celular interna de um blastocisto implantado podem contribuir para todas as linhagens celulares de um camundongo, incluindo a linha germinativa. As células ES são uma ferramenta útil em quimeras porque os genes podem ser mutados nelas por meio do uso de recombinação homóloga, permitindo assim o direcionamento de genes. Desde que essa descoberta ocorreu em 1988, as células ES se tornaram uma ferramenta chave na geração de ratos quiméricos específicos.

Editor de biologia subjacente

A capacidade de fazer quimeras de camundongo vem de uma compreensão dos primeiros desenvolvimento do mouse. Entre os estágios de fertilização do óvulo e a implantação de um blastocisto no útero, diferentes partes do embrião de camundongo retêm a capacidade de dar origem a uma variedade de linhagens celulares. Uma vez que o embrião atingiu o estágio de blastocisto, ele é composto de várias partes, principalmente o trofectoderma, a massa celular interna e o endoderma primitivo. Cada uma dessas partes do blastocisto dá origem a diferentes partes do embrião; a massa celular interna dá origem ao embrião propriamente dito, enquanto o trofectoderma e o endoderma primitivo dão origem a estruturas embrionárias extras que sustentam o crescimento do embrião. Os embriões em estágio de duas a oito células são competentes para fazer quimeras, uma vez que, nesses estágios de desenvolvimento, as células nos embriões ainda não estão comprometidas em dar origem a qualquer linhagem celular particular e podem dar origem à massa celular interna ou o trofectoderma. No caso em que dois embriões diplóides em estágio de oito células são usados para fazer uma quimera, o quimerismo pode ser encontrado posteriormente no epiblasto, endoderme primitivo e trofectoderma do blastocisto de camundongo.

É possível dissecar o embrião em outros estágios, de modo a dar origem a uma linhagem de células de um embrião seletivamente e não a outra. Por exemplo, subconjuntos de blastômeros podem ser usados para dar origem a quimera com linhagem celular especificada de um embrião. A massa celular interna de um blastocisto diplóide, por exemplo, pode ser usada para fazer uma quimera com outro blastocisto de um embrião diplóide de oito células; as células retiradas da massa celular interna darão origem ao endoderma primitivo e ao epiblasto no camundongo quimera. A partir desse conhecimento, as contribuições das células ES para quimeras foram desenvolvidas. As células ES podem ser usadas em combinação com embriões em estágio de oito células e duas células para fazer quimeras e dar origem exclusivamente ao embrião.Embriões que devem ser usados em quimeras podem ser posteriormente alterados geneticamente a fim de contribuir especificamente para apenas uma parte da quimera. Um exemplo é a quimera construída a partir de células ES e embriões tetraploides, que são feitos artificialmente por eletrofusão de dois embriões diplóides de duas células. O embrião tetraplóide dará origem exclusivamente ao trofectoderma e endoderme primitivo na quimera.

Métodos de produção Editar

Há uma variedade de combinações que podem dar origem a um camundongo quimera bem-sucedido e – de acordo com o objetivo do experimento – uma combinação apropriada de célula e embrião pode ser colhida; eles são geralmente, mas não limitados a embrião diplóide e células ES, embrião diplóide e embrião diplóide, célula ES e embrião tetraploide, embrião diplóide e embrião tetraploide, células ES e células ES. A combinação de célula-tronco embrionária e embrião diplóide é uma técnica comum usada para a confecção de camundongos quiméricos, já que o direcionamento de genes pode ser feito na célula-tronco embrionária. Esses tipos de quimeras podem ser feitos por meio da agregação de células-tronco e do embrião diplóide ou da injeção de células-tronco no embrião diplóide. Se as células-tronco embrionárias forem usadas para o direcionamento de genes para fazer uma quimera, o seguinte procedimento é comum: uma construção para recombinação homóloga para o gene direcionado será introduzida em células-tronco embrionárias de camundongo cultivadas do camundongo doador, por meio de eletroporação; células positivas para o evento de recombinação terão resistência a antibióticos, fornecida pelo cassete de inserção utilizado no direcionamento do gene; e ser capaz de ser selecionado positivamente. As células ES com o gene direcionado correto são então injetadas em um blastocisto de camundongo hospedeiro diplóide. Em seguida, esses blastocistos injetados são implantados em uma camundonga substituta pseudo grávida, que trará os embriões ao termo e dará à luz um camundongo cuja linha germinativa é derivada das células ES do camundongo doador. Este mesmo procedimento pode ser alcançado através da agregação de Células ES e embriões diplóides, embriões diplóides são cultivados em placas de agregação em poços onde embriões únicos podem caber, a esses poços as células ES são adicionadas e os agregados são cultivados até que um único embrião seja formado e tenha progredido para o estágio de blastocisto, e pode então ser transferido para o mouse substituto.