211service.com
Myszy dostają ludzkie wątroby
Naukowcy z Instytutu Badań Biologicznych Salka zaprojektowali mysz z wątrobą głównie ludzką, wstrzykując ludzkie komórki wątroby lub hepatocyty genetycznie zmodyfikowanym myszom. Naukowcy twierdzą, że chimera mysz/człowiek może posłużyć jako nowy model do odkrywania leków na wirusowe zapalenie wątroby, chorobę, która jest niezwykle trudna do replikacji i badania w laboratorium. Zespół wystawił zmienione myszy na wirusy zapalenia wątroby typu B i C, a po leczeniu gryzoni konwencjonalnymi lekami odkrył, że myszy reagowały podobnie jak ludzie.
Model zapalenia wątroby: Ludzkie komórki wątroby (na zielono), które są wstrzykiwane myszom, przejmują kontrolę, tworząc głównie ludzką wątrobę. W przypadku zakażenia wirusem zapalenia wątroby typu B naukowcy mogą badać jego skutki in vivo i testować nowe leki na humanizowanej wątrobie.
W Stanach Zjednoczonych 1,2 miliona Amerykanów jest zarażonych przewlekłym wirusowym zapaleniem wątroby typu B, a 3,2 miliona przewlekłym wirusowym zapaleniem wątroby typu C. Poszukiwanie skutecznych metod leczenia i kombinacji leków na wirusowe zapalenie wątroby od lat jest frustrującym wyzwaniem.
W laboratorium zapalenie wątroby i komórki wątroby, które infekuje, mogą być ostrożne i temperamentne. Komórki wątroby ludzkiej po wyjęciu z organizmu natychmiast zmieniają swój charakter i są trudne do wyhodowania na szalce Petriego. Co więcej, zapalenie wątroby infekuje tylko ludzi i szympansy, praktycznie nie wywierając żadnego wpływu na inne gatunki, co oznacza, że konwencjonalne zwierzęta laboratoryjne, takie jak myszy i szczury, są bezużyteczne jako żywe modele. Można by prowadzić badania nad szympansami, ale to nie jest zbyt wygodne i jest to oczywiście kwestia etyczna, mówi Karl-Dimiter Bissig, pierwszy autor artykułu grupy opublikowanego w czasopiśmie Journal of Clinical Investigation . Naprawdę istnieje potrzeba opracowania modeli zwierzęcych, w których można stworzyć ludzki chimeryzm i zbadać wirusa.
Bissig mówi, że chimera mysio-ludzka z jego grupy jest ulepszona w porównaniu z podobnym modelem opracowanym kilka lat temu, który został genetycznie zmodyfikowany, aby zapewnić ludzkim komórkom wątroby przewagę wzrostu po wstrzyknięciu do wątroby myszy. Naukowcy zmodyfikowali mysz z genem, który zniszczył jej własne komórki wątroby. Ta zaprogramowana śmierć dała ludzkim komórkom wątroby przewagę, a kiedy naukowcy wstrzyknęli ludzkie hepatocyty, byli w stanie przejąć i ponownie zaludnić wątrobę myszy. Jednak naukowcy odkryli, że genetycznie zmodyfikowane myszy miały tendencję do wczesnego umierania, co wymagało wstrzyknięcia ludzkich komórek wątroby w ciągu pierwszych kilku tygodni po urodzeniu – ryzykowna procedura, która często skutkowała śmiertelnym krwotokiem.
Zamiast tego Bissig i jego współpracownicy, w tym Indyjska Verma z Instytutu Salka, starali się zaprojektować mysią chimerę, w której można by łatwo kontrolować wprowadzanie ludzkich komórek wątroby. Grupa najpierw zmodyfikowała myszy z kilkoma mutacjami genetycznymi, które wyeliminowały produkcję komórek odpornościowych, aby myszy nie odrzucały ludzkich komórek wątroby jako obcych. Naukowcy dokonali kolejnej mutacji genetycznej, która zakłócała rozkład aminokwasu tyrozyny. Zwykle tyrozyna bierze udział w budowaniu niezbędnych białek. Aby zachować zdrową równowagę, wątroba usuwa tyrozynę, zapobiegając jej gromadzeniu się do poziomu toksycznego. Bissig zaprojektował mutację u myszy, która zapobiega rozpadowi tyrozyny, zamiast tego powoduje gromadzenie się tyrozyny w komórkach wątroby, ostatecznie zabijając komórki myszy, co daje komórkom ludzkim przewagę.
Aby uniknąć przedwczesnego zabicia komórek wątroby myszy (lub całkowitego zabicia myszy), zespół Bissiga podał lek, który blokuje toksyczne produkty uboczne gromadzenia się tyrozyny przed zabijaniem komórek wątroby. Podając myszom lek i odstawiając je po trochu, naukowcy odkryli, że mogą kontrolować tempo obumierania komórek wątroby gryzoni.
Następnie zespół wstrzyknął myszom hepatocyty od różnych ludzkich dawców i odkrył, że komórki były w stanie przejąć ponad 97 procent mysiej wątroby. Humanizowane myszy zostały następnie zakażone wirusem zapalenia wątroby typu B i C, a naukowcy stwierdzili wysoki poziom wirusa we krwi – w porównaniu z normalnymi myszami, które są odporne na chorobę i są w stanie szybko usunąć wirusa.
Bissig i jego koledzy poszli o krok dalej i leczyli zakażone myszy lekiem zwykle stosowanym w leczeniu ludzi z wirusowym zapaleniem wątroby typu C. Odkryli, że po leczeniu myszy wykazywały tysiąckrotny spadek stężenia wirusa we krwi, podobnie jak lek reakcje u ludzi.
Karol Ryż , który kieruje laboratorium wirusologii i chorób zakaźnych na Uniwersytecie Rockefellera, twierdzi, że nowy model chimeryczny stanowi znaczne ulepszenie w stosunku do istniejących modeli badawczych wirusowego zapalenia wątroby. Dalsze ulepszenia, wyjaśnia Rice, mogą obejmować inżynierię typów ludzkich komórek, innych niż hepatocyty, które również pojawiają się w ludzkiej wątrobie. Chociaż większość ludzkiej wątroby składa się z hepatocytów, istnieje kilka innych typów komórek, które mogą wchodzić w interakcje z hepatocytami i wpływać na sposób, w jaki wirus infekuje wątrobę. Inżynieria innych komórek wątroby mogłaby dokładniej zobrazować pracę ludzkiej wątroby i jej reakcję na chorobę.
Raymond Chung , profesor nadzwyczajny medycyny w Harvard Medical School, sugeruje kolejne ulepszenie w projektowaniu dokładnej mysiej/ludzkiej wątroby: skonstruowanie myszy z ludzkim układem odpornościowym. To wciąż nie jest idealny model, mówi Chung z badań Bissiga. Nie zawsze można dokładnie ocenić leki przeciwwirusowe, biorąc pod uwagę brak adaptacyjnej odpowiedzi immunologicznej u tych zwierząt.
Bissig mówi, że w przyszłości on i jego zespół mają nadzieję dodać ludzki układ odpornościowy do swojego mysiego modelu, aby mogli zobaczyć, jak działa zapalenie wątroby nie tylko w ludzkiej wątrobie, ale także w obecności normalnego, zdrowego ludzkiego układu odpornościowego .