Сага о химерах. Елена Кизилова

САГА О ХИМЕРАХ

Наиболее Общей Теории Химер пока не существует

ИЗУЧЕНИЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

ФЕНОМЕНА ХИМЕРИЗМА У ЖИВОТНЫХ

1. Почему и каким образом людям интересны

химеры? Как мы получаем знания о них?

2. Что такое «химеризм»? Виды химеризма.

4. Где и как используются химеры?

5. Этическая сторона исследований химеризма.

ХИМЕРА, Chimaera, Χίμαιρα

Чудовище

Способно извергать огонь

Типичный облик:

спереди лев,

сзади дракон,

посередине коза

Рождается от человекоподобных чудовищ

Долго не живѐт, т.к. является предметом

пристального интереса разного рода героев

Что по этому поводу думают гуманитарии?

ламия

тифон

ехидна

Что думают биологи развития?

Облик химеры может варьировать.

НО!

При любом из вариантов очевидно, что в развитии этого животногопроизошли серьёзные нарушения общего плана строения тела и симметрии,нарушен принцип гомологии органов и тканей.

НАРУШЕНИЕ ЗАКОНА ГОМОЛОГИИ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ

Массовое сознание с лёгкостью называет«химерой» любых монстров и мутантов

Слово «химера» используется дляобозначения невозможного илинесочетаемого

Ложная идея, пустой вымысел

Что думают гуманитарии?

У монстров есть родословная,

т.е. они не являются

«механической смесью»

разных частей тела

от разных хозяев.

Монстры такими уже

«родились».

Значит до этого они

как-то развивались.

ВОЗМОЖНО ЛИ ТАКОГО РОДА

РАЗВИТИЕ?

Есть ли что-то общее в многообразии всех этих несуществующих форм?

!принцип химеризма

присутствие частей тела разных (эволюционно далёких) организмов в одном существе

Феномен химеризма может

быть рассмотрен в двух

качествах – существование

«оформленной» взрослой

химеры и сам по себе процесс

становления химерного

паттерна организации тела.

Развитие единого организма при условии

присутствия в нём частей от разных

(других) организмов

? размерность части

? сила взаимовлияния

и регуляции

? устойчивость целого

Анализ множественных ауто- и гомотипических пересадок у Lumbricidae

Коршельт, 1898

Гомотипическая трансплантация, выполненная на куколках Bombyx mori

Крэмптон, 1900

Головастики, полученные

в результате контакта частей

эмбрионов Rana sylvatica (т)

и R. palustris (св)

Гаррисон, Морган и мн. др. 1904-1913 гг

Hydra vulgaris

Pelmatohydra olygactis

+

2. периклинальные1. секториальные

3. мозаичные(дезагрегация+гомогенизация+агрегация)

Исаев, 1923-1925

Анна МакЛаррен (1927-2007)

”Multiple-gene

mouse chimaeras”

Edinburgh, 1969

Dr. Beatrice Mintz Dr. Andrzej K.TarkowskiDr. Zsolt Peter Nagy

Dr. Anne McLaren

Dr. Shoukhrat

Mitalipov Dr. Levon Chailahyan

Открытие химер млекопитающих – личная заслуга этих людей

Сибирская школа изучения химер – личная заслуга этих людей

раннее развитие

млекопитающих

грызуны

(Mus musculus)

Hogan et al., 1994

1.

дуплеты

2.

“the more – the better”

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ХИМЕР У ЛАБОРАТОРНЫХ ГРЫЗУНОВ

а) инъекционный

б) агрегационный

+

ЭСК

ЭСК

бластоциста

6-8-12кл эмбрион культивирование in vitro

трансплантация

трансплантация

Здесь будет кино

КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

ХИМЕРА – ЭТО ТАКАЯ РЕАЛЬНОСТЬ, В КОТОРОЙ ДВА РАЗНЫХ ГЕНОТИПА ОБРАЗУЮТ

ЕДИНЫЙ ЦЕЛОСТНЫЙ ОРГАНИЗМ

Они бывают

ВТОРИЧНЫЙ ХИМЕРИЗМ

1. Фето-фетальные

химеры

(«плод-плод»)

2. Химеры по типу

«мать-плод»

3. Химеры по типу

«плод-мать»

Bogdanova et al., 2010

Трансплантационные

химеры

принцип гомологии органов и тканей сохраняется

1.Приживутся ли клетки

мухи в мозге лягушки ?

2. Буду ли они

дифференцироваться и если да, то изменится ли их

фенотип?

3. Будут ли они способны

устанавливать какие-либо связи с мозгом хозяина?

4. Повлияет ли

трансплантат на

развитие хозяина?

Трансплантационные

химеры

принцип гомологии органов и тканей нарушен

Химера - скомбинированный организм,

который происходит более чем из одной зиготы.

Различия в клеточных популяциях, слагающих

тело химеры, во многом обусловлены

изначальными генотипическими различиями

партнеров ... Гаметы у химеры всегда

образуются автономно.

Анна МакЛарен «Химеры млекопитающих» , 1979

Кто похож на химеру, но химерой не является?

1. Гибриды (генетические и соматические)

2. Мозаики (хромосомные, генетические, эпигенетические)

Кто похож на химеру, но химерой не является?

1. Гинандроморфы

3. Тератогенные эффекты разной степени тяжести,

которые вызваны «сбоем» работы генов,

управляющих основными процессами развития

(Hox и т.п.)

Кто похож на химеру, но химерой не является?

4. Аномальная близнецовость («сросшиеся близнецы»)

Видоспецифичность

феномена первичного химеризма

у плацентарных млекопитающих

Спонтанный

химеризм у собак

Dreger and Schmutz, 2012

Poth et al., 2010

Ross et al., 2007 Germ-line chimerism and paternal care in marmosets (Callithrix

kuhlii) // PNAS vol. 104, #15 6278–6282

dZ MCDAP 19-29 dpc

дизиготические двойни

95% - химеры по крови

72% - химеры по всем

тканям и всем органам

57% - химеры по гаметам

Callithrix kuhlii

Ross et al., 2007

Chimeric Infants Generated by Whole-Embryo Aggregation

(C and D) Genetic analysis of blood and extraembryonictissues based on microsatellite examination demonstrating presence of more than two alleles for each locus.

химеризм по всем органам и тканям, включая гонады

Каждое животное получено агрегацией 6 эмбрионов

Фенотипически все трое - самцы, конгенитальных аномалиий нет

Roku XY ---- XX

Tachibana et al., 2012

Александр

Фюрстенберг

Химера, приносящая прибыль,

- это уже реальность!

Традиционные задачи:

1. клональный (и многие другие) анализ органов и тканей

2. тестирование плюрипотентности ЭС клеток in vivo, т.е. в условиях естественного гуморального и тканевого окружения

3. получение взрослых животных непосредственно из ЭСК желаемых генотипов

что такое здесь «желаемые»?

- разным образом трансформированные, в т.ч. нокаутированные линии ЭСК, - маркированные линии ЭСК и СК, - гибридные линии ЭСК и СК, - линии ЭСК и СК с измененной плоидностью, - линии с измененным эпигенетическим статусом,

т.е. iPSC и подобные им

4. получение живого потомства в случаях мутаций, приводящих к эмбриональным леталям из-за отсутствия имплантации вообще (1) , а также по причине аномального формирования плаценты (2) и/или экстраэмбриональных оболочек

5. преодоление межвидового барьера имплантации при ВРТ-стратегии сохранения редких и исчезающих видов

Где интенсивно используются химеры?

Этическая сторона биологической проблемы:

«хорошо или плохо?»

«допустимо или недопустимо?»

В лабораториях, которые занимаются

генетикой развития

В питомниках и вивариях лабораторных животных

ГДЕ ИСКАТЬ ХИМЕРУ?

Вероятнее всего –

в подклассе Eutheria

(Плацентарные млекопитающие),

особенно среди приматов