Az őssejtek regeneratív tulajdonságait használják a veszélyeztetett állatfajok védelmének javítására
A pluripotens őssejteknek elképesztő hatásuk van az orvostudományi kutatásokra, javítják a gyógyszer vizsgálatok biológiai relevanciáját és a degeneratív betegségekhez biztosítják a hatékony sejt-helyettesítő terápiákat. De az őssejtek regeneratív tulajdonságai hasznossá teszik őket kevésbé megszokott célokra is, különösen a veszélyeztetett állatfajok védelmének javítására.
Ez a perspektíva megmagyarázza, hogyan kezdtem el foglalkozni természetvédelmi kutatásokkal és hogy miként használják az őssejtekkel kapcsolatos ismereteket az állatok megmentésére a kihalástól való fenyegetettségben, felkeltve ezzel különböző intézmények figyelmét, mint amilyenek: az ÁLLATKERTEK.
2007 végén, a laboratóriumom a Burnham Intézményből (ma Sanford Burnham Prebys Orvostudományi Felfedező Intézet) elköltözött a The Scripps Kutató Intézetbe. Ez csupán néhány háztömbnyi út volt, mindazonáltal számtalan drámai pillanat volt, és mindannyian kifáradtunk. Úgy döntöttem, hogy megjutalmazom a labor társaimat (és magamat), egy túrával a kedvenc helyeim egyikére –a San Diego Állatkert Szafari Parkba, amely a laboromtól 30 mérföldre van északra, La Jollában.
Kapcsolatba léptem Oliver Ryder-rel, aki a San Diego Állatkert Természetvédelmi Kutató Intézetet igazgatja, és egy szafarit – egy nyílt terepen való hosszú kocsikázást ajánlott fel nekünk, ami egy kenyai szafarira emlékeztet bennünket Az ingyenes szafarinak ára volt: az idő egy részében azon voltunk, hogy arról beszélgessünk, hogy az őssejtek miként segíthetnének az állatokon.
Olivér és én évek óta erről az elképzelésről beszélgettünk, de nem igazán tudtunk előhozakodni egy működőképes tervvel. Ám ezúttal a dolgok a helyükre kerültek. Olivér volt a felelős “A mélyhűtött állatkert” ® -ért, egy nagy, egzotikus állatok ezreiből kinyert szövet és fibroblaszt kultúra fagyasztva tárolt gyűjteményéért. A gyűjtés 1976-ban kezdődött, a jövőre való tekintettel, olyan szándékkal, hogy sejteket őrizzen meg lehetőség szerint annyi fajból, amennyiből csak lehetséges akkor, amikor a technológia egy jó cél érdekében használja fel a mintákat.
A szafari előtt néhány hónappal, Shinya Yamanaka ismertetett egy módszert a humán fibroblasztok pluripotens őssejtekké való visszaprogramozásáról, amelyek ugyanolyan önmegújító, differenciációs képességekkel rendelkeznek és humán embrionális őssejtek (Takahashi, et al., 2007), és azután nem sokkal ahogy ezek a papírok megjelentek elkezdtük a humán sejtek újraprogramozását. Nyilvánvaló volt számunkra, hogy: miért is ne próbálnánk meg visszaprogramozni a fibroblasztokat a “Mélyhűtött állatkert”-ből?
Fibroblasztok újraprogramozása
A Scripps Kutató Intézet tudósai 2011-ben jelentették, hogy először ők állítottak elő őssejteket veszélyeztetett fajokból, beleértve az Északi Fehér Orrszarvút. Ezek a fajta sejtek néhány faj esetében azonos mértékben voltak képesek a reprodukcióra és a genetikai változékonyság biztosítására, lehetővé téve számukra a kihalástól való megmenekülést, vagy a fogvatartott, veszélyeztetett állatok egészségének támogatását.
Amikor a szafariról visszatért a csoportom a laborba, megkérdeztem tőlük: ki szeretné megpróbálni a veszélyeztetett fajokból visszaprogramozni a fibroblasztokat? Ez elég messze állt egy biztonságos fogadástól, de egy fiatal posztdoktor kutató Izraelből, aki mostanában csatlakozott a csapatomhoz azt mondta, hogy szeretné megpróbálni. Inbar-Friedrich Ben-Nun a következő pár évben azzal töltötte az időt, hogy párhuzamos módszereket próbáljon ki állatkerti fibroblasztokon és humán sejteken. Drill (cerkóf) majomból választunk ki fibroblasztokat, mert az egy főemlős, ami valószínűbbé teszi, hogy az embereknél alkalmazott technológia működne.
Olivér az északi fehér orrszarvút választotta, az ő különleges kedvencét, és egyikét a világ legveszélyeztetettebb emlőseinek. Kemény munkával és betekintéssel, Inbar mindkét fajt újraprogramozta, és 2011-ben publikáltuk az első beszámolót a veszélyeztetett fajokból előállított iPSCs (indukált pluripotens őssejtek)-ről (Ben-Nun, et al., 2011). Természetes Módszerek jellemzik a munkánkat, a veszélyeztetett állatfajokkal megrakott bárkáról készült illusztrációkkal készült borítóval.
Évtizedek óta könyörtelenül vadásszák az orrszarvúakat az agyarukért; az agyarukért, ami keratinból áll, mint amilyen a köröm és a haj, de néhány Kelet-Ázsiai kultúrában az orrszarvú agyarról úgy hírlik, hogy varázslatos orvosi jellemzőkkel bír. Egy egyszerű orrszarvú agyar több, mint 250.000$ -t ér, legtöbbjük a közvetítő kereskedőkhöz megy, de még mindig rengeteg hullik az orrvadászok ölébe. 2011-ben csupán 8 északi fehér osszarvú volt életben. Nola és Angalifu a San Diego Állatkertben, Nesari és Nabire a Dvur Králové Állatkertben Csehországban, és Najin, Suni, Sudan és Fatu, akiket 2009-ben Csehországból szállítottak el az Ol Pejeta Vadvédelem védett menedékhelyre Kenyába, annak a reményében, hogy majd szaporodnak.
Öt év telt el és a laborom a humán iPSC-kre összpontosít, vizsgálva azok genomikáját és epigenetikáját, létrehozva az iPSC-k etikailag diverz gyűjteményét, projekteket indítva a Parkinson-kór és a szklerózis multiplex kezelésére, és vizsgálva az iPSC-ket a törékeny (fragilis) X-szindrómával (FRAXA-szindróma) bíró embereknél, amely az autizmus egy genetikai formája. De a veszélyeztetett fajokkal kapcsolatban mindig is folyt valami. Egy labortag vagy egy másik újraprogramozhat egy másik állatot, azért, hogy azt az őssejt állatkertünkhöz hozzáadja. De bárminemű támogatás nélkül, a veszélyeztetett fajok projektje csak egyfajta laborhobbi marad.
2015 végére újabb 5 északi fehér orrszarvú pusztult el. Úgy éreztem, hogy elvesztettem egy barátot, amikor a San Diego-i északi fehér orrszarvúak közül az utolsó, Nola éppen a Hálaadás nap előtt pusztult el. Csak Najin, Sudan és Fatu maradt.
Az évek előrehaladtával, ez a személyes ügyemmé vált; nem lennék a 3 megmaradt afrikai orrszarvú akármilyen szolgálatára, de segíteni akartam a megmentésükben. Szokatlan módon, az őssejt-technológia alkalmazásának ötlete, hogy megmentsük a veszélyeztetett fajokat, amely beszűrődött a konzervatív kutatói közösségbe, végül a Bécsi Állatkertben, 2015. decemberének elején komoly döntéshez vezetett.
Emlős kihalás
Ez a találkozó (Természetvédelem Sejt Technológiákkal) különféle állatkertek képviselői által került megrendezésre, és 4 kontinensről hozták össze a tudósokat, hogy felvázolják az északi fehér orrszarvú mentési tervét. A jelentés az Állatkert Biológia [Zoo Biology] szaklapban jelent meg “Az emlősök kihalási folyamatának visszatekerése” címmel a találkozó mind a 21 résztvevője írásában, amely kiemeli azt a tervezetet, amit e hamarosan kihaló fajok megmentésére fejlesztettünk ki. (Zoo Biol. online kiadás 2016. május 2.)
Annak oka, hogy ez a találkozó és a publikáció is olyan emlékezetes, azért van, mert a teremben helyet foglaló különféle tudományos szakértők által került szemléltetésre. Inbar Friedrich Ben-Nun és én az ismeret-spektrum egyik végét reprezentáltuk; a mi részünk a tervben az, hogy újraprogramozzuk és karakterizáljuk mind a 12 egyedi állatot, amelynek fibroblasztjai “A Mélyhűtött Állatkert”-ben kerülnek eltárolásra.
Egyik tudós Japánból az ütemtervben biztosította a következő lépéshez a szakértelmet, az iPSC-kből származó funkcionális gaméták generációját. Ezt az egér PSC-kel végezték, de a módszer még mindig fejlesztés alatt áll és más fajokon nem tesztelték. Az ütemterv hátralévő része, melynek betetőzése egy fehér osszarvú borjú születése, olyan tudósokkal volt megtöltve, akik nagy állatokat klónoznak, az orrszarvú reproduktív fiziológia szakértői, és maga a San Diego Állatkert, akik 6 egészséges nőnemű egyedet a közeli rokonságú déli fehér osszarvú fajokból bevezettek már, akik mintegy kihordó anyákként szolgálnak, amennyiben a csapat munkája az orrszarvú embriók előállításához vezet.
Van ennek a tervnek bármilyen esélye a sikerre? Tudom, hogy ez bonyolult lesz, de azt gondolom, hogy nem lehetetlen. Talán a legfontosabb előnye az, hogy egy ilyen változatos csoport ért egyet egy terven – nem csak egy őssejt biológus, mint én magam képzeli azt, hogy a sejtek hogyan használhatók, de sokkal inkább egy teljes szakértői láncolat, akik el tudják képzelni, hogyan valósul meg minden egyes lépés.
Ez azt jelenti, hogy a csoport azon törekvései, hogy a stratégiánkat egy másik fajra adaptáljuk, megvalósíthatóvá válhat. Épp a múlt héten egy találkozóra hívtak a San Diego Állatkertbe, hogy az Egyesült Államok Nyugati részén honos feketelábú vadászgörény hosszútávú megmentésének lehetőségeiről tárgyaljunk. Oliver Ryder és rajtam kívül mások, a csoport teljesen eltérő tudományos és szakpoltikusokból álló összeállítással bírt. Bár az állatok és a kihívások különböznek, az általános ütemterv az, hogy amit kifejlesztettünk az orrszarvúra, azt alkalmazhatjuk a görényre is.
Sok érv van olyan komplex program elindítása ellen, mint amilyen az orrszarvú mentőprogram is. Néhányan azt mondják, hogy ez pénzpocsékolás hacsak ezt nem annak az élőhelynek a helyreállítására fordítják, amit az ember tett tönkre. Mások nem látják értelmét egy olyan állatfaj megmentésének, ami állatkertek fogságába kényszerül az orrvadászat miatt. Támogatót találni erre a mentési tervre a legnagyobb kihívás –a laborom lépése ilyen egyszerű: tudjuk, hogy iPSC-ket tudunk képezni, én pontosan felbecsülöm a költségeket. Minden egyes lépésnél szükségünk van tőkebevonásra, és a hasonló támogatás forrásai nem tiszták.
Az északi fehér orrszarvút a történelmünk miatt választottuk, és mert ezekkel az állatokkal szembeni különleges elfogultság az, amiért az emberiség felelős a megölésükért. De talán egy másik állat jobb igazolásul szolgálhat. De mi már megtettük az első lépést: egy hatalmas változást egy olyan irányba, mint amilyen ez is, ami azzal számol, hogy azok az emberek, akiket bevontak ebbe, egyet értenek a változásokkal. Elértük ezt, és most már csak fel kell hívnunk egyre több és több ember figyelmét erre a példanélküli tervre, hogy az őssejteket használják fel arra, hogy a kihalási folyamat “visszatekerését segítsék.”
Referenciák
Ben-Nun, I.F., Montague, S.C., Houck, M.L., Tran, H.T., Garitaonandia, I., Leonardo, T.R., Wang, Y.C., Charter, S.J., Laurent, L.C., Ryder, O.A., et al. (2011). Induced pluripotent stem cells from highly endangered species. Nature methods 8, 829-831.
Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K., and Yamanaka, S. (2007). Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell 131, 861-872.
Forrás: http://www.genengnews.com/gen-articles/stem-cells-and-the-frozen-zoo/5808/
