Chimera (genetică) (Română)

O himeră animală este un singur organism care este compus din două sau mai multe populații diferite de celule distincte genetic care au provenit din zigoti diferiți implicați în reproducerea sexuală. Dacă celulele diferite au ieșit din același zigot, organismul este numit mozaic. Chimerele sunt formate din cel puțin patru celule părinte (două ouă fertilizate sau embrioni timpurii fuzionați împreună). Fiecare populație de celule își păstrează propriul caracter și organismul rezultat este un amestec de țesuturi. Au fost documentate cazuri de himerism uman.

Această afecțiune este fie moștenită, fie este dobândită prin infuzia de celule hematopoietice alogene în timpul transplantului sau transfuziei. La gemenii neidentici, chimerismul apare prin intermediul anastomozelor vaselor de sânge. Probabilitatea ca descendenții să fie o himeră este crescută dacă este creată prin fertilizarea in vitro. Chimerele se pot reproduce adesea, dar fertilitatea și tipul descendenților depind de linia celulară care a dat naștere ovarelor sau testiculelor; pot apărea diferite grade de diferențe intersexuale dacă un set de celule este genetic feminin și altul genetic masculin. >

Violetele africane care prezintă himerism

Humerismul tetragametic este o formă de himerism congenital. Această afecțiune apare prin fertilizarea a două ovule separate de către doi spermatozoizi, urmată de agregarea celor doi în stadiile de blastocist sau zigot. Acest lucru are ca rezultat dezvoltarea unui organism cu linii celulare amestecate. Altfel spus, himera este formată din fuzionarea a doi gemeni neidentici (o fuziune similară se produce probabil cu gemenii identici, dar, deoarece genotipurile lor nu sunt semnificativ distincte, individul rezultat nu ar fi considerat o himeră). Ca atare, pot fi bărbați, femei sau au caracteristici intersexuale mixte.

Pe măsură ce organismul se dezvoltă, acesta poate ajunge să posede organe care au seturi diferite de cromozomi. De exemplu, himera poate avea un ficat compus din celule cu un set de cromozomi și poate avea un rinichi compus din celule cu un al doilea set de cromozomi. Acest lucru s-a întâmplat la oameni și la un moment dat s-a crezut că este extrem de rar, deși dovezi mai recente sugerează că acest lucru nu este cazul.

Acest lucru este valabil mai ales pentru marmoset. Cercetări recente arată că majoritatea marmosetelor sunt himere, împărtășind ADN-ul cu gemenii lor fraterni. 95% dintre gemenii fraterni de marmoset comercializează sânge prin fuziuni corionice, făcându-i himere hematopoietice.

Majoritatea himerelor vor trece prin viață fără să-și dea seama că sunt himere. Diferența dintre fenotipuri poate fi subtilă (de exemplu, având degetul mare pe un autostopist și un deget mare, ochi de culori ușor diferite, creșterea diferențială a părului pe părțile opuse ale corpului etc.) sau complet nedetectabilă. un anumit spectru de lumină UV, semne distinctive pe spate asemănătoare cu cele ale punctelor de săgeată îndreptate în jos de la umeri în jos spre spate; aceasta este o expresie a denivelărilor pigmentare numite liniile lui Blaschko.

poate fi identificat prin găsirea a două populații de celule roșii sau, în cazul în care zigotii sunt de sex opus, organe genitale ambigue și intersexuale singure sau în combinație; astfel de persoane au uneori, de asemenea, pigmentare a pielii, a părului sau a ochilor (heterocromie). Dacă blastocistele sunt de sex opus, se pot forma organele genitale ale ambelor sexe: fie ovar și testicul, fie ovoteste combinate, într-o formă rară de intersex, o afecțiune cunoscută anterior ca adevărat hermafroditism.

Rețineți că frecvența acestei afecțiuni nu indică prevalența reală a himerismului. Majoritatea himerelor compuse atât din celule masculine, cât și din celule feminine, probabil, nu au o condiție intersexuală, așa cum ar fi de așteptat dacă cele două populații de celule ar fi amestecate uniform pe tot corpul. Adesea, majoritatea sau toate celulele unui singur tip de celule vor fi compuse dintr-o singură linie celulară, adică sângele poate fi compus predominant dintr-o linie celulară și organele interne ale celeilalte linii celulare. Organele genitale produc hormonii responsabili de alte caracteristici sexuale.

Chimerele naturale nu sunt aproape niciodată detectate, cu excepția cazului în care prezintă anomalii precum caracteristici masculine / feminine sau hermafrodite sau pigmentare inegală a pielii. Cele mai vizibile sunt unele pisici masculi de tip broască țestoasă și pisici calico (deși majoritatea țestoaselor de sex masculin au un cromozom X suplimentar responsabil pentru colorare) sau animale cu organe sexuale ambigue. un fapt cu implicații pentru dreptul familiei și drept penal. Cazul Lydia Fairchild, de exemplu, a fost adus în judecată după ce testele ADN au arătat că copiii ei nu pot fi ai ei. S-au depus acuzații de fraudă împotriva ei, iar custodia copilului ei a fost contestată.Acuzația împotriva ei a fost respinsă când a devenit clar că Lydia era o himeră, ADN-ul corespunzător fiind găsit în țesutul cervical. Un alt caz a fost cel al lui Karen Keegan, care, de asemenea, a fost suspectată (inițial) că nu este mama biologică a copiilor ei, după testele ADN pe care i-au făcut fiii săi adulți pentru un transplant de rinichi de care avea nevoie, părea să arate că nu este mama lor.

Starea tetragametică are implicații importante pentru transplantul de organe sau celule stem. Chimerele au de obicei toleranță imunologică la ambele linii celulare.

MicrochimerismEdit

Microcimerismul este prezența unui număr mic de celule care sunt distincte genetic de cele ale individului gazdă. Majoritatea oamenilor se nasc cu câteva celule identice genetic cu mamele lor „, iar proporția acestor celule scade la indivizii sănătoși îmbătrânesc. S-a observat că persoanele care păstrează un număr mai mare de celule identice genetic cu cele ale mamei lor au rate mai mari ale unor boli autoimune, probabil deoarece sistemul imunitar este responsabil pentru distrugerea acestor celule și un defect imunitar comun îl împiedică să facă acest lucru și, de asemenea, provoacă Probleme autoimune. Ratele mai mari de boli autoimune datorate prezenței celulelor derivate din maternă sunt motivul pentru care într-un studiu din 2010 al unui bărbat de 40 de ani cu boală asemănătoare sclerodermiei (o boală reumatică autoimună), celulele feminine detectate în fluxul de sânge prin FISH (hibridizare fluorescentă in situ) s-a crezut că este derivat din maternitate. Cu toate acestea, sa constatat că forma sa de microchimerism se datorează unui geamăn dispărut și nu se știe dacă microchimerismul unui geamăn dispărut ar putea predispune indivizii la boli autoimune De asemenea, mamele au adesea câteva celule identice genetic cu cele ale copiilor lor, iar unele persoane au și unele celule genetic identice cu cele dintre frații lor (numai frații materni, deoarece aceste celule le sunt transmise pentru că mama lor le-a reținut).

Chimerismul simbiotic la pescarul Edit

Chimerismul apare în mod natural la pescarul ceratioid adult și se află în o parte naturală și esențială a ciclului lor de viață. Odată ce bărbatul atinge maturitatea, începe căutarea unei femele. Folosind receptori olfactivi (sau mirosi) puternici, masculul caută până când localizează o femelă pescar. Bărbatul, cu o lungime mai mică de un centimetru, îi mușcă pielea și eliberează o enzimă care digeră atât pielea gurii, cât și a corpului ei, fuzionând perechea până la nivelul vaselor de sânge. În timp ce acest atașament a devenit necesar pentru supraviețuirea masculului, acesta îl va consuma în cele din urmă, deoarece ambii pescari se unesc într-un singur individ hermafrodit. Uneori, în acest proces, mai mult de un mascul se va atașa de o singură femelă ca un simbiot. caz, toți vor fi consumați în corpul pescarului de sex feminin mai mare. Odată fuzionați cu o femelă, masculii vor ajunge la maturitate sexuală, dezvoltând testicule mari pe măsură ce celelalte organe ale acestora se atrofiază. Acest proces permite spermei să fie în cantitate constantă atunci când femela produce un ou, astfel încât peștii himerici sunt capabili să aibă un număr mai mare de descendenți.

Chimerismul liniei germinaleEdit

Himerismul liniei germinale apare atunci când celulele germinale (de exemplu, spermatozoizii și ovulul) celule) ale unui organism nu sunt identice din punct de vedere genetic cu ale sale. S-a descoperit recent că marmosetele pot transporta celulele reproductive ale fraților lor gemene (frăți) din cauza fuziunii placentare în timpul dezvoltării. gemeni aternali.)

Himerism artificialEdit

Humerismul artificial se încadrează în categoria artificială în care poate exista o himeră. Un individ care se încadrează în această clasificare posedă două seturi diferite de genealogii genetice: unul care a fost moștenit genetic la momentul formării embrionului uman și celălalt care a fost introdus intenționat printr-o procedură medicală cunoscută sub numele de transplant. Tipuri specifice de transplanturi care ar putea induce această afecțiune includ transplanturi de măduvă osoasă și transplanturi de organe, deoarece corpul destinatarului funcționează în esență pentru a încorpora în ea noile celule stem din sânge.

Un exemplu de chimerism artificial la animale sunt himere de prepeliță-pui. Prin utilizarea transplantului și ablației în stadiul embrionului puiului, tubul neural și celulele de creastă neuronală ale puilor au fost ablate și înlocuite cu aceleași părți dintr-o prepeliță. Odată eclozionate, penele de prepeliță au fost vizibile aparent în jurul zonei aripii, în timp ce restul corpului puilor era format din propriile sale celule de pui.

HumansEdit

Chimerismul a fost documentat la oameni în mai multe cazuri.

• Sprinterul olandez Foekje Dillema a fost expulzat din echipa națională din 1950 după ce a refuzat un test sexual obligatoriu în iulie 1950; investigațiile ulterioare au dezvăluit un cromozom Y în celulele corpului ei, iar analiza a arătat că era probabil o femeie mozaic de 46, XX / 46, XY.
• În 1953 a fost raportată o himeră umană în British Medical Journal. S-a descoperit că o femeie avea sânge care conține două tipuri de sânge diferite. Se pare că acest lucru a rezultat din celulele fratelui ei geamăn care trăiau în corpul ei. Un studiu din 1996 a constatat că un astfel de himerism al grupelor de sânge nu este rar.
• Un alt raport despre o himeră umană a fost publicat în 1998, unde un om masculin avea unele organe feminine parțial dezvoltate din cauza himerismului. El fusese conceput prin fertilizare in vitro.
• În 2002, Lydia Fairchild a fost refuzată asistența publică în statul Washington, când dovezile ADN au arătat că ea nu era mama copiilor ei. Un avocat al acuzării a auzit de o himeră umană din Noua Anglie, Karen Keegan, și a sugerat posibilitatea apărării, care a putut arăta că și Fairchild era o himeră cu două seturi de ADN și că unul dintre aceste seturi ar fi putut fi mama copiilor.
• În 2002, un articol din New England Journal of Medicine descrie o femeie în care chimerismul tetragametic a fost identificat în mod neașteptat după ce a fost pregătit pentru transplantul de rinichi care a cerut patie nt și familia ei apropiată vor fi supuși testelor de histocompatibilitate, rezultatul cărora a sugerat că nu era mama biologică a doi dintre cei trei copii ai săi.
• În 2009, cântăreața Taylor Muhl a descoperit că ceea ce s-a crezut întotdeauna că este un semn de naștere mare pe trunchiul ei a fost de fapt cauzat de himerism.
• În 2017, a fost raportată o himeră om-porc. a fi fost creat; himera a fost, de asemenea, raportată la 0,001% celule umane, echilibrul fiind de porc.

HermaphroditesEdit

• Există dezbateri în jurul hermafroditelor adevărate în ceea ce privește un scenariu ipotetic în care ar putea fi posibil ca un om să se autofertilizeze. Dacă o himeră umană este formată dintr-un zigot masculin și feminin care se contopesc într-un singur embrion, oferind un țesut gonadal funcțional individual de ambele tipuri, o astfel de auto-fertilizare este fezabilă. Într-adevăr, se știe că apare la speciile non-umane unde animalele hermafrodite sunt comune. Cu toate acestea, niciun astfel de caz de auto-fertilizare funcțională nu a fost vreodată documentat la oameni.

Destinatarii măduvei osoaseEdit

• Au fost raportate mai multe cazuri de fenomene neobișnuite ale himerei la primitorii măduvei osoase.
  • În 2019, sângele și lichidul seminal al unui om din Reno, Nevada (care suferise o vasectomie), prezenta doar conținutul genetic al donatorului său de măduvă osoasă. Tampoane de pe buze, obraz și limbă au prezentat un conținut de ADN amestecat.
  • Conținutul de ADN al materialului seminal dintr-un caz de asalt din 2004 s-a potrivit cu cel al unui bărbat aflat în închisoare la momentul atacului, dar care a fost donator de măduvă osoasă pentru fratele său, care a fost ulterior hotărât să fi comis crima.
  • În 2008, un bărbat a fost ucis într-un accident rutier care a avut loc în Seul, Coreea de Sud. Pentru a-l identifica, i-a fost analizat ADN-ul. Rezultatele au dezvăluit că ADN-ul sângelui său, împreună cu unele dintre organele sale, păreau să arate că este femeie. Ulterior s-a stabilit că a primit un transplant de măduvă osoasă de la fiica sa.

Identificarea chimerei

Chimerismul este atât de rar, încât au existat doar 100 de cazuri confirmate la om. Cu toate acestea, acest lucru se poate datora faptului că oamenii ar putea să nu fie conștienți de faptul că au această afecțiune pentru început. De obicei, nu există semne sau simptome pentru himerism, în afară de câteva simptome fizice, cum ar fi hiper-pigmentare, hipo-pigmentare sau care posedă doi ochi diferiți. Cu toate acestea, aceste semne nu înseamnă neapărat că o persoană este o himeră și trebuie privită doar ca posibile simptome. Din nou, investigația criminalistică sau curiozitatea cu privire la un test ADN de maternitate / paternitate eșuat duce de obicei la descoperirea accidentală a acestei afecțiuni. Pur și simplu supus unui test ADN, care constă, de obicei, fie dintr-un tampon obraz rapid, fie dintr-un test de sânge, se face descoperirea celui de-al doilea genom necunoscut, identificându-se astfel individul ca o himeră.

ResearchEdit

Primele himere cunoscute ale primatelor sunt gemenii de maimuță rhesus, Roku și Hex, fiecare având șase genomi. Acestea au fost create prin amestecarea celulelor din blastocisti cu patru celule totipotente; deși celulele nu s-au contopit niciodată, au lucrat împreună pentru a forma organe. S-a descoperit că unul dintre aceste primate, Roku, era o himeră sexuală; întrucât patru la sută din celulele sanguine ale lui Roku conțineau doi cromozomi.

O etapă majoră în experimentarea himerei a avut loc în 1984, când o oaie-capră himerică a fost produsă prin combinarea embrionilor dintr-o capră și o oaie și a supraviețuit. până la maturitate.

În august 2003, cercetătorii de la a doua universitate medicală din Shanghai din China au raportat că au fuzionat cu succes celulele pielii umane și ovulele de iepure pentru a crea primii embrioni himerici umani. Embrionii au fost lăsați să se dezvolte timp de câteva zile într-un cadru de laborator și apoi distruse pentru a recolta celulele stem rezultate. În 2007, oamenii de știință de la Școala de Medicină a Universității din Nevada au creat o oaie al cărei sânge conținea 15% celule umane și 85% celule ovine.

La 22 ianuarie 2019, Societatea Națională a Consilierilor Genetici a publicat un articol – Chimerismul explicat: Cum o persoană poate avea, fără să știe, două seturi de ADN, unde afirmă „Chimerismul tetragametic, în cazul în care o sarcină gemelară evoluează într-un singur copil, se crede în prezent că este una dintre formele mai rare. Cu toate acestea, știm că 20-30 la sută dintre sarcinile singulare au fost inițial o sarcină gemenă sau multiplă. Datorită acestei statistici, este foarte posibil ca himerismul tetragametic să fie mai frecvent decât presupune datele actuale ”.

SpongesEdit

Chimerismul are au fost găsite la unele specii de bureți marini. Au fost găsite patru genotipuri distincte la un singur individ și există un potențial de eterogenitate genetică chiar mai mare. Fiecare genotip funcționează independent în ceea ce privește reproducerea, dar diferitele genotipuri intra-organisme se comportă ca un singur individ mare în ceea ce privește răspunsurile ecologice, cum ar fi creșterea.

MiceEdit

Șoarecii himerici sunt animale importante în cercetarea biologică, deoarece permit investigarea unei varietăți de întrebări biologice la un animal care are în el două piscine genetice distincte . Acestea includ informații despre probleme cum ar fi cerințele specifice țesutului unei gene, descendența celulară și potențialul celular. Metodele generale pentru crearea șoarecilor himerici pot fi rezumate fie prin injecție, fie prin agregare de celule embrionare din origini diferite. Primul șoarece chimeric a fost realizat de Beatrice Mintz în anii 1960 prin agregarea embrionilor cu opt etape celulare. Pe de altă parte, injecția a fost inițiată de Richard Gardner și Ralph Brinster, care au injectat celule în blastocisti pentru a crea șoareci himerici cu linii germinale complet derivate din celule stem embrionare injectate (celule ES). Chimerele pot fi derivate din embrioni de șoarece care nu s-au implantat încă în uter, precum și din embrioni implantați. Celulele ES din masa celulară internă a unui blastocist implantat pot contribui la toate descendențele celulare ale unui șoarece, inclusiv linia germinală. Celulele ES sunt un instrument util în himere, deoarece genele pot fi mutate în ele prin utilizarea recombinării omoloage, permițând astfel direcționarea genelor. De când a avut loc această descoperire în 1988, celulele ES au devenit un instrument cheie în generarea șoarecilor himerici specifici.

BiologyEdit subiacent

Abilitatea de a face himere de șoarece provine dintr-o înțelegere a timpurii dezvoltarea mouse-ului. Între etapele de fertilizare a ovulului și implantarea unui blastocist în uter, diferite părți ale embrionului de șoarece păstrează capacitatea de a da naștere la o varietate de linii celulare. Odată ce embrionul a ajuns la stadiul de blastocist, acesta este compus din mai multe părți, în principal trofectodermul, masa celulară internă și endodermul primitiv. Fiecare dintre aceste părți ale blastocistului dă naștere la diferite părți ale embrionului; masa celulară internă dă naștere embrionului propriu-zis, în timp ce trofectodermul și endodermul primitiv dau naștere unor structuri embrionare suplimentare care susțin creșterea embrionului. Embrionii cu două până la opt etape celulare sunt competenți pentru producerea himerelor, deoarece în aceste stadii de dezvoltare, celulele embrionilor nu sunt încă angajați să dea naștere unei linii de celule anume și ar putea da naștere la masa celulară internă sau trofectodermul. În cazul în care doi embrioni diploizi în stadiul de opt celule sunt folosiți pentru a face o himeră, himerismul poate fi găsit mai târziu în epiblast, endodermul primitiv și trofectodermul blastocistului șoarecelui.

Este posibilă disecarea embrionul în alte etape astfel încât să dea naștere în consecință unei linii de celule dintr-un embrion selectiv și nu cealaltă. De exemplu, subseturi de blastomeri pot fi utilizate pentru a da naștere himerei cu linia de celule specificată dintr-un embrion. Masa de celule interioare a unui blastocist diploid, de exemplu, poate fi utilizată pentru a face o himeră cu un alt blastocist de embrion diploid cu opt celule; celulele prelevate din masa celulelor interioare vor da naștere endodermului primitiv și a epiblastului din șoarecele himerei. Din aceste cunoștințe, au fost dezvoltate contribuțiile celulelor ES la himere. Celulele ES pot fi utilizate în combinație cu embrioni cu opt celule și două stadii celulare pentru a produce himere și a da naștere exclusiv embrionului propriu-zis.Embrionii care urmează să fie utilizați în himere pot fi modificați genetic pentru a contribui în mod specific la o singură parte a himerei. Un exemplu este himera construită din celule ES și embrioni tetraploidici, care sunt fabricate artificial prin electrofuziune a doi embrioni diploidici cu două celule. Embrionul tetraploid va da naștere exclusiv trofectodermului și endodermului primitiv din himeră.

Metode de producție Editare

Există o varietate de combinații care pot da naștere unui șoarece de himeră de succes și – conform obiectivului experimentului – se poate alege o combinație adecvată de celule și embrioni; în general, dar nu se limitează la embrion diploid și celule ES, embrion diploid și embrion diploid, embrion celular ES și tetraploid, embrion diploid și embrion tetraploid, celule ES și celule ES. Combinația dintre celula stem embrionară și embrion diploid este o tehnică obișnuită utilizată pentru fabricarea șoarecilor himerici, deoarece direcționarea genelor se poate face în celula stem embrionară. Aceste tipuri de himere pot fi realizate fie prin agregarea celulelor stem și a embrionului diploid, fie prin injectarea celulelor stem în embrionul diploid. Dacă celulele stem embrionare urmează să fie utilizate pentru țintirea genelor pentru a face o himeră, următoarea procedură este obișnuită: o construcție pentru recombinare omoloagă pentru gena vizată va fi introdusă în celule stem embrionare de șoarece cultivate de la șoarecele donator, prin electroporare; celulele pozitive pentru evenimentul de recombinare vor avea rezistență la antibiotice, asigurată de caseta de inserție utilizată în direcționarea genei; și să poată fi selectat pozitiv pentru. Celulele ES cu gena corectă vizată sunt apoi injectate într-un blastocist de șoarece gazdă diploid. Apoi, acești blastocisti injectați sunt implantați într-un șoarece surogat pseudo-gravid, care va aduce embrionii la termen și va da naștere unui șoarece a cărui linie germinativă este derivată din celulele ES ale șoarecelui donator. Aceeași procedură poate fi realizată prin agregarea Celulele ES și embrionii diploizi, embrionii diploizi sunt cultivați în plăci de agregare în puțuri în care se pot încadra embrioni singuri, la aceste puțuri se adaugă celule ES agregatele sunt cultivate până când se formează un singur embrion și a progresat la stadiul de blastocist și poate fi apoi transferat la mouse-ul surogat.