химеризм Химера изначальное понятие и значение слова

химеризм

Химера изначальное понятие и значение слова Химе ра от древнегреческого Χίμαιρα «молодая коза» — в греческой мифологии чудовище с головой и шеей льва туловищем козы, хвостом в виде змеи В переносном смысле — необоснованная, несбыточная идея.

Химера как биологическое понятие • Организм, состоящий из генетически разнородных клеток. • У животных химерами называют организмы, клетки которых происходят от двух и более зигот. • Часто химерически построенными являются не целые организмы, а лишь их отдельные органы или части. • Продукт объединения 2 и более ранних эмбрионов, вследствие чего они обладают сложным комбинированным генотипом.

Мозаицизм или Аномалии сочетания половых хромосом • Химеризм нужно отличать от мозаицизма — присутствия в одном организме генетически разнородных клеток, происходящих от одной зиготы • наличие в тканях (растения, животного, человека) генетически различающихся клеток. • Понятие мозаицизма связано с понятиями трисомии и анеуплоидии.

химеризм и мозаицизм Химеризм два (или более) генотипа происходят более чем от одной зиготы. НИ ОДНА ЗИГОТА Мозаицизм генетически разнородные клетки, происходящие от одной зиготы. ОДНА ЗИГОТА

Химеризм у животных • Химеры могут формироваться из четырёх гамет (результат объединения в один эмбрион двух оплодотворённых яйцеклеток или эмбрионов на ранних стадиях развития). • Может быть как результатом индивидуального развития организма (онтогенеза), так и результатом трансплантации органа, ткани. • Химеры часто могут давать потомство, и тип потомства зависит от того, из какой линии клеток развились гаметы.

Но увы все прозаичней

Мышь-химера

Хотя встречаются невероятно красивые экземпляры

фримартинизм • Примером химеризма у животных является фримартинизм коров и других животных. • Фримартинизм — вид аномального гермафродитизма, сопровождающийся стерильностью, при котором у самок развиваются одновременно и яичники, и тестикулы. • Этому явлению подвержены телята женского пола из пар разнополых близнецов. МАРМОЗЕТКА • Сходное явление было обнаружено у мармозеток, однако, у них оно не ведёт к стерильности.

Химера овцы и козы • Химера, полученная из клеточного материала коз и овец. • Такие химеры были получены в 1980 -х годах искусственным путём.

Исходные данные (для начинающих) • Домашняя коза принадлежит к роду горных козлов. • Домашняя овца — к роду баранов. • У козы 60 хромосом • У овцы 54.

Получение химер • • • Плюсы Одно из перспективных направлений биотехнологии Понятие химера означает составное животное. Метод заключается в искусственном объединении эмбриональных клеток двух и более животных. Животные могут быть как одной породы, так и разных пород и даже разных видов. Современная микрохирургия позволяет получать химер, имеющих 3— 4 и более родителей. Химеры обладают признаками животных разных генотипов. Минусы • Можно в конце концов доиграться

Метод 1 Агрегационный (инструкция) Разработан В. Тарковским (1961) и Б. Минцем (1962) при получении химерных мышей. • 1) Сначала - Извлекаешь из яйцеводов самок эмбрионы на 4 -5 день после оплодотворения (8 -16 бластомеров) • 2) Потом - Обрабатываешь ферментом проназой с целью освобождения от прозрачной оболочки и сближаешь их с помощью стеклянной микроиглы или толчков струн из микропипетки в питательной среде под слоем парафинового масла на обогреваемом столике микроскопа (t 0 +370 С). • 3) И под конец - Культивируешь объединенные эмбрионы в течение 24 -48 часов до завершения агрегации.

Агрегационный (инструкция в картинках) 4 - 5 день после оплодотворения t 0 +370 С 24 -48 часов до готовности Парафиновое масло

Метод 2 Инъекционный (Инструкция) Разработан Р. Гарднером (1968). • 1) Используешь эмбрионы на стадии бластоцисты (7 -8 дней). • 2) Эмбрион удерживаешь всасывающей пипеткой, закрепленной на манипуляторе путем прокалывания прозрачной оболочки делаешь отверстие 2 стеклянными иглами и растягиваешь его. • 3) В образованную щель вводишь третью иглу и с ее помощью щель превращается в отверстие – формы, в которое инъекционной пипеткой впрыскиваются внутренняя клеточная масса эмбриона – донора.

Инъекционный (инструкция в картинках) бластоциста 7 -8 дней Разрезаешь Достаешь Смешать но не взбалтывать

И собственно что? • В обоих случаях получают особей, ткани и органы которых построены из клонов клеток объединенных (двух или более) эмбрионов • В настоящее время имеются внутривидовые и межвидовые химеры не только лабораторных животных (мышей, хомяков, крыс), но и сельскохозяйственных животных (коров, коз, овец). • Изучение химер позволит понять процесс реализации генома в фенотипе животных. • Однако в потомстве химерных животных не сохраняется родительский генотип, происходит расщепление и нарушаются ценные генетические комбинации. • Несмотря на это, предполагается, что при усовершенствовании методов получения химер они могут представлять большой интерес для практики животноводства. • Таким путем можно получить животных с более высокой резистентностью к ряду болезней и с признаками, которые обычно плохо сочетаются в одном организме.

Химера и Гибрид Химера • Получается из клеточного • материала • • Генетически неоднородный организм • Имеет (в случае полового • размножения) 4 организма -родителя • Потомство живехонько и • стремиться вас сожрать нормально функционирует Гибрид Получается от скрещивания Генетически однородный организм Имеет (в случае полового размножения) 2 организма -родителя Потомство, полученное в результате скрещивания, обычно бывает мертворожденным

Химеризм у человека Может возникать на разных стадиях онтогенетического развития: • в момент оплодотворения, • эмбрионального развития • во взрослом возрасте. • Зарегистрировано всего 40 случаев

Человеческий Химеризм • Легче всего заметить при разнорасовых браках. • Может проявляться, как так называемый шахматный рисунок кожи - целые сегменты могут быть белее или чернее, причём разная кожа образует ровные квадраты с центральной симметрией. • Химер среди людей гораздо больше, чем это становится известно врачам и ученым. • Просто многие из нас не подозревают о своей сущности, не знают о том, что в них сосуществуют разные ДНК. • К тому же при искусственном оплодотворении, которое развивается с каждым годом, вероятность появления химер многократно повышается.

Линии Блашко (определение возможной химеры на глаз) • Могут возникать как проявление химеризма • популяции клеток кожи несли в себе признаки пигментации различной степени

Химеризм на стадии оплодотворения • Описано несколько случаев тетрагаметного химеризма у человека. • Такие химеры возникают, когда две разные зиготы сливаются вскоре после оплодотворения и формируют единый эмбрион. • Вследствие чего разные органы или клетки такого организма содержат разный хромосомный набор. • Истории с «поглощенным близнецом» - типичный пример такого химеризма. • Такие химеры идентифицируют, например, по наличию двух популяций эритроцитов, гермафродитизму и иногда по мозаичной окраске кожи и глаз.

микрохимеризм • Возникает при проникновении клеток матери и плода через плацентарный барьер млекопитающих • Характеризуется в норме небольшой долей «чужих» клеток в организме.

Различают два вида микрохимеризма: • фетальный микрохимеризм — присутствие клеток плода в организме матери • материнский микрохимеризм — присутствие клеток матери в организме сначала плода, а затем и ребёнка.

Микрохимеризм предполагается Вследствие различия иммунных свойств приобретённых клеток и клеток организма-хозяина причиной ряда заболеваний аутоиммунного характера: • • • ювенильного дерматомиозита неонатальной волчанки при фетальном микрохимеризме преэклампсии системной красной волчанки некоторых форм рака при материнском микрохимеризме также ряда других патологических состояний • Если в крови больного содержатся клетки человека противоположного пола, химеризм легко выявить, обнаружив клетки с женским и мужским кариотипами. В остальных случаях проводят типирование клеток крови больного по HLA (Человечих лейкоцитарных антигенов) •

Химеризм у близнецов • Как и у некоторых других млекопитающих, у человека возможен обмен клетками между близнецами в ходе внутриутробного развития. • Миграция клеток происходит через общую плаценту (плацентарные анастомозы).

У гомозиготных близнецов • Теоретически невозможен, так как они генетически идентичны и происходят от одной зиготы. • Однако практике это не мешает, и обмен клетками между такими близнецами всётаки происходит.

Как это было • Описан случай монохориональной диамниотической беременности, при которой у одного из близнецов на ранней стадии развития возникла трисомия по 21 хромосоме. • При рождении один из близнецов имел фенотипические признаки страдающего синдромом Дауна, второй имел нормальный фенотип. • Анализ микросателлитной ДНК показал, что близнецы были действительно гомозиготными. • При этом в клетках эпителия ротовой полости каждого близнеца были обнаружены только его собственные клетки (дисомические или трисомические по 21 хромосоме), в то время как кровь содержала клетки обоих близнецов. • Это явление называется химеризмом клеток крови и объясняется тем, что близнецы с монохориональной плацентой в 70 % случаев обмениваются кровью на той или иной стадии развития.

У гетерозиготных близнецов • Как правило, гетерозиготные близнецы у человека имеют свои собственные плаценты. • Однако было описано несколько случаев, когда гетерозиготные близнецы питались от общей плаценты. • В такой ситуации происходит обмен кровью между близнецами, которые не являются генетически идентичными, что приводит к химеризму клеток крови и, возможно, других тканей. • Предполагают, что частота этого явления недооценена и увеличивается с применением вспомогательных репродуктивных технологий

Посттрансплантационный химеризм (тот который после трансплантации) • Например после переливания крови или пересадки органа в организме человека собственные клетки сосуществуют с клетками донора. • Очень редко, но случается, что клетки донора полностью «встраиваются» в организм реципиента (так, недавно у одной австралийской девочки после пересадки печени навсегда изменилась группа крови)

Кровяные химеры Каждый человек обладает какой-то одной группой крови: • А (II), • В (III), • АВ (IV) • или О (I) • Только одной. • Мы не можем иметь две группы крови, поскольку тело отвергнет неподходящую группу, которая попадает в него при переливании. • Однако все это не касается кровяных химер.

Кровяная химера • Это человек, обладающий двумя разными типами крови и тканями, производящими новые кровяные тельца обоих типов. • Кровяные химеры встречаются как среди животных, так и среди людей, но очень редко. Все известные человеческие химеры — близнецы.

Каким-то образом В матке происходят три очень странные вещи. • Кровь делится между двумя плодами • Они обмениваются тканями, производящими кровь • Нормальная реакция иммунной системы — отторжение чужой крови — подавляется.

Как это работает • Кровь группы, А, она разносит два белка — антиген, А и антитела В. • Антиген — это вещество, побуждающее организм вырабатывать антитела. • Если кровь группы В, она разносит антиген В и антитела А. • Если ваша кровь группы АВ, она содержит оба антигена, но у нее нет антител. • Если кровь группы О, в ней не содержится антигенов, но зато есть оба вида антител.

Таким образом Люди с кровью группы: • А могут безопасно получать кровь группы, А или группы О. • В могут получать кровь группы В или О. • АВ (универсальный реципиент) могут получать кровь любых групп, поскольку их кровь совместима со всеми остальными. • О (универсальный донор) могут давать кровь всем остальным, но получать могут только кровь своей группы. Кровяные химеры же сочетают в себе несколько групп и свойства каждой группы

Медицина и создание химер (в медицинских целях) Трансплантация костного мозга • При которой врачи прилагают все усилия, чтобы сделать из пациента химеру и заставить пересаженные клетки работать вместо хозяйских.

Как именно? Примерно так: • Собственный костный мозг больного убивают облучением и специальными препаратами, вводят на его место донорские кроветворные клетки и ждут. • Если анализы выявляют донорский химеризм - все счастливы, процесс идет, а если удастся справиться с отторжением трансплантата, есть шансы на выздоровление. • А вот возвращение «родных» клеток означает скорый рецидив болезни.

Иммунологическая толерантность (необходима для успешной химеризации) • Состояние организма, при котором иммунная система устойчиво воспринимает чужеродный антиген, как собственный и не отвечает на него

Аутотолерантность • Естественная иммунологическая толерантность организма к собственным тканям, формирующаяся в результате эмбрионального развития. • Нарушение иммунной толерантности к собственным антигенам приводит к развитию аутоиммунных заболеваний.

Панацея (неожиданно) К тому что после пересадки могут измениться • группа крови, • резус- фактор • структура волос Уже давно готовы и врачи, и родственники больных - но это отнюдь не все. • Пересадка костного мозга может излечить даже СПИД… Таких чудес явно не ожидали

Случайность? • Известно, что около 1% европейцев устойчивы к ВИЧ. • Некий 42 -летний американец, страдающий и лимфомой, и СПИДом, прошел трансплантацию костного мозга, чтобы избавиться от одной из своих болезней. • И неожиданно для всех (включая врачей) исцелился от обеих - его донор оказался носителем мутации, обеспечивающей устойчивость к вирусу, и передал ее реципиенту вместе с костным мозгом.

Немного истории • Медицина поставила возможности химеризма себе на службу еще до того, как это явление было изучено во всей полноте. • В 1940 году была проведена первая попытка трансплантации больному апластической анемией костного мозга его брата. • В 1958 году пересадкой костного мозга в Париже лечили шестерых югославских физиков, пострадавших при аварии на АЭС, пятеро из них выжили. • В 1957 году в США доктору Эдуарду Томасу удалось (после тотального облучения тела) добиться приживления трансплантата у двоих детей, больных лейкозом. Дети вскоре погибли, а через 10 лет из 417 проведенных Томасом трансплантаций успешными оказались только три. • В 1968 году была осуществлена полностью успешная трансплантация: ребенку с тяжелым иммунодефицитом ввели костный мозг его брата. Больной выздоровел, став химерой - вместо собственных клеток кровь в организме вырабатывали «братские» . Эдуард Томас в 1990 году получил за это Нобелевскую премию по медицине •

Наука на грани • Еще один вариант создания химер - введение человеческой ДНК в яйцеклетку животного. • Генетический материал цибридов - клеточных гибридов - практически полностью является человеческим, от животного они получают только митохондриальную ДНК. • Правда, попытки довести гибридные эмбрионы до рождения химер на современном уровне науки обречены на провал; к тому же клонирование человека и тем более создание человеко-животных химер законодательно запрещены во всех развитых странах. • Да и нет никакого смысла в таких сложных экспериментах (разве что во имя науки). • Несколько десятков цибридных эмбрионов, созданных с чисто исследовательскими целями, были уничтожены через несколько дней после начала деления яйцеклетки.

Доктор Морро • "цибриды" (цитоплазматический гибриды) , в которых человеческое ядро имплантировано в животную клетку, и "химеры", в которой человеческие клетки смешиваются с эмбрионами животных. • Три лаборатории в Великобритании - Королевский колледж Лондона, Университет Ньюкасла и Университета Уорика - получили лицензии на проведение исследований в области изучения цибридов и химеризации.

итого Химеризм как феномен дает нам • Возможности создания животных с уникальными свойствами • Невиданный простор для деятельности в медицине и трансплантологии • Возможность переносить полезные свойства между организмами тем самым меняя их изначальную структуру и суть