Chiméra a chimérizmus: definícia organizmu z geneticky odlišných buniek
Objavte chimérizmus: definícia, typy (disperzné, mozaiky), mikrochimérizmus, príčiny a dôsledky pre medicínu a výskum. Prehľadné vysvetlenie a príklady.
Chiméra alebo chimérizmus označuje stav, keď jeden organizmus (zvyčajne živočích, ale vyskytuje sa aj u rastlín) pozostáva z dvoch alebo viacerých populácií geneticky odlišných buniek. Tieto rozdielne bunkové línie môžu pochádzať z oddelených oplodnených vajíčok alebo z rôznych zygot, ktoré sa v ranom štádiu embryonálneho vývoja zlúčia do jedného jedinca.
Rozdiel medzi chimérou a mozaikou: Ak sa rôzne genetické bunkové línie vyvinú zo samého zárodku — teda zo jednej zygóty v dôsledku mutácií vznikajúcich po oplodnení — hovoríme o mozaike. Naproti tomu chiméra je produkt splynutia aspoň dvoch samostatne oplodnených vajíčok (alebo skôr oddelených embryí), takže rôzne bunkové populácie majú pôvod v rozdielnych zygotách.
Typy chimér
- Disperzné chiméry — vznikajú spojením aspoň dvoch samostatne oplodnených vajíčok alebo embryí. Každá bunková populácia si obvykle zachováva svoj vlastný fenotyp (viditeľné znaky), takže výsledný jedinec môže byť zmesou týchto fenotypov.
- Mikrochimérizmus — ide o prítomnosť malej populácie geneticky odlišných buniek v hostiteľovi. Tento jav je bežný po transfúzii krvi, po orgánových transplantáciách alebo pri tehotenstve, kde dochádza k obojsmernému pohybu buniek medzi matkou a plodom (fetom-maternálny mikrochimérizmus).
- Epigenetické chiméry — nedávne štúdie na modeloch (napr. myši) ukázali prípady, kde sú bunky geneticky rovnaké, ale odlišne regulujú gény (epigenetika), čo vedie k funkčnej heterogenite podobnej chimérizmu.
Príčiny a príklady
Chiméry môžu vzniknúť prirodzene alebo umelo. Prirodzené príklady zahŕňajú tzv. tetragametickú chiméru u ľudí (vznik z dvoch oplodnených vajíčok), dvojmo-krvnú chiméru u dvojičiek, alebo výmenu buniek medzi matkou a plodom počas tehotenstva. U rastlín sú známe chiméry aj ako výsledok štepenia alebo fúzie tkanív, keď rôzne genetické bunkové vrstvy vytvoria výnimočné farebné alebo tvarové variácie.
V laboratórnej a klinickej praxi sa chiméry vytvárajú zámerne napríklad pri experimentoch so chimérickými myšami na štúdium embryonálneho vývoja, pri testovaní schopností kmeňových buniek alebo pri vývoji modelov ochorení. Experimentálne sa tiež skúма možnosť generovať časti orgánov človeka v zvieracích hostiteľoch za účelom transplantácií — táto oblasť však vzbudzuje významné etické diskusie.
Detekcia a klinický význam
- Chimérizmus možno odhaliť genetickým testovaním (napr. analýza STR markerov, SNP mikročipy, karyotypovanie). Pri mikrochimérizme sú potrebné citlivejšie metódy, napr. PCR-based assay.
- V klinike môže chimérizmus ovplyvniť výsledky forenzných testov alebo testy otcovstva — prítomnosť viacerých genotypov v rôznych tkanivách môže viesť k nesúladu medzi vzorkami.
- Mikrochimérizmus sa skúma v súvislosti s autoimunitnými ochoreniami, hojením rán, toleranciou k transplantovaným orgánom a tiež v kontexte tehotenstva (napr. dlhotrvajúce fetálne bunky u matky).
Právne a etické otázky
Ľudské chiméry a výskum medzi druhmi (napr. ľudské-biomateriálne chiméry v zvieratách) otvárajú zložité etické a právne problémy týkajúce sa identity, morálnej stavu jedinca, ochrany zvierat a regulácie výskumu. Diskusie sa sústreďujú na to, aké experimenty sú prijateľné, aké limity treba stanoviť pri tvorbe chimérických organizmov a ako zabezpečiť transparentnosť a dohľad.
Zhrnutie
Chiméra je organizmus zložený z geneticky odlišných buniek, pričom disperzné chiméry vznikajú spojením dvoch a viac oplodnených vajíčok. Ak sa rôznorodosť buniek vytvorí zo samého zárodku, ide o mozaiku. Mikrochimérizmus predstavuje prítomnosť malej frakcie cudzej bunkovej línie, ktorá môže mať významné vedecké, klinické a právno-etické dôsledky. Novší výskum zahŕňa aj epigenetické varianty chimérizmu, kde sa bunky líšia funkčne bez zmien v nukleotidovej sekvencii.
Chimérická myš a jej potomstvo
Počas tehotenstva môže dochádzať k obojsmernému pohybu imunitných buniek cez placentu. Vymenené bunky sa môžu množiť a môžu byť imunologicky aktívne aj dlho po pôrode.
Zárodočný chimérizmus
K zárodočnému chimérizmu dochádza vtedy, keď zárodočné bunky (napríklad spermie a vajíčka) organizmu nie sú geneticky identické s jeho vlastnými.
Marmosety rodia takmer vždy dvojčatá. Môžu mať reprodukčné bunky svojich (bratských) dvojčiat. Spôsobuje to splynutie placenty počas vývoja v maternici.
Súvisiace stránky
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to chiméra v biológii?
Odpoveď: Chiméra je jeden organizmus zložený z dvoch geneticky odlišných buniek, zvyčajne živočíchov.
Otázka: Ako vznikajú chiméry?
Odpoveď: Chiméry môžu vzniknúť z dvoch samostatných oplodnených vajíčok alebo zygot, ktoré spolu splynuli, alebo z tej istej zygoty, v takom prípade sa organizmus nazýva mozaika.
Otázka: Čo sú disperzné chiméry?
Odpoveď: Disperzné chiméry sú chiméry, ktoré pochádzajú z rôznych oplodnených vajíčok, ktoré spolu splynuli.
Otázka: Ako vznikajú disperzné chiméry?
Odpoveď: Dispermické chiméry vznikajú z najmenej dvoch oplodnených vajíčok alebo skorých embryí, ktoré spolu splynuli.
Otázka: Ako sa správajú rôzne populácie buniek v disperznej chimére?
Odpoveď: Každá populácia buniek v disperznej chimére si zachováva svoj vlastný fenotyp a výsledný organizmus je zmesou týchto dvoch fenotypov.
Otázka: Čo je to mikrochimérizmus?
Odpoveď: Mikrochimérizmus je forma chimérizmu, pri ktorej hostiteľ ukrýva malý súbor geneticky odlišných buniek, často v dôsledku transfúzie krvi, transplantácie alebo tehotenstva.
Otázka: Čo sú epigenetické chiméry?
Odpoveď: Epigenetické chiméry sú chiméry, ktoré boli nedávno objavené na myšacích modeloch, v ktorých je genetická informácia niektorých buniek modifikovaná prostredím bez zmeny samotnej sekvencie DNA.
Prehľadať