Chimera – die „unglaubliche“ Technologie in Wissenschaft und Technik?

Heutzutage verändern immer mehr chinesische Technologien unser Leben, wie beispielsweise die Verwirklichung des Tiangong-Traums, das Beidou-Netzwerk, der reibungslose Fluss von 5G, der Traum von einer künstlichen Sonne und so weiter. Welche Technologie ist Ihrer Meinung nach die erstaunlichste?

Heute werde ich Ihnen von einer Technologie erzählen, die ein wenig gegen den Willen des Himmels ist: Chimera.

Das stimmt, es ist genau das, was Sie sich vorgestellt haben, eine Chimäre, eine Chimäre, ein Monster aus der antiken griechischen Mythologie. Es hat einen Löwenkopf, einen Ziegenkörper und einen Pythonschwanz.

Natürlich gibt es dieses Sprichwort sowohl in der chinesischen als auch in der ausländischen Kultur. Beispielsweise ähneln sich unsere legendären Fuxi und Nuwa, die menschliche Köpfe und Schlangenkörper haben.

Heutzutage sind Wissenschaftler auch dabei, dieses Monster künstlich zu synthetisieren. Natürlich dient diese Synthese nicht dem Krieg, sondern der Heilung von Krankheiten und der Rettung von Leben.

01. Garnelen und Schweineherz

In vielen Fällen ist der Tod eines Menschen auf Probleme mit einem bestimmten Organ zurückzuführen, die zum Tod des gesamten Körpers führen (sonst gäbe es keine Organspenden). Wenn das Problem der Organquellen gelöst werden könnte, könnten viele Menschen länger leben. Ein typisches Beispiel ist eine Nierentransplantation zur Behandlung einer Urämie.

Allerdings sind Organe ein Problem. Daher dachten Wissenschaftler über die Xenotransplantation nach, das heißt, sie suchten nach Organen anderer Tiere und transplantierten sie auf Menschen.

Am häufigsten ist Schwein. Darüber hinaus wurden tatsächlich erhebliche Fortschritte erzielt. Beispielsweise transplantierten ausländische Wissenschaftler Anfang des Jahres einem Menschen ein Schweineherz, und der Mensch überlebte zwei Monate. Dies war ein epischer Durchbruch.

Allerdings gibt es bei dieser Art der Organtransplantation noch einige Probleme. Das häufigste Problem ist beispielsweise die Immunabstoßung.

Egal, wie es verändert wird, dieses Organ ist ein Schweineorgan, daher wird es immer ein Problem geben: eine Immunabstoßung. Menschen lehnen sogar Organtransplantationen von Angehörigen ihrer eigenen Spezies ab, ganz zu schweigen von solchen zwischen Spezies. Daher müssen Sie nach einer Organtransplantation weiterhin Medikamente zur Immunabwehr einnehmen, was jedoch selbst dann schwer zu ertragen sein wird.

Zweitens sind viele Menschen noch immer nicht sehr offen für Schweineorgane, und manche Gruppen lehnen Schweine sogar entschieden ab, obwohl Schweine derzeit als das am häufigsten verwendete Transplantationsorgan gelten.

02. Hühner zum Eierlegen ausleihen

Was sollten wir tun, wenn wir mit Ablehnung und Akzeptanzproblemen anderer konfrontiert werden? Ist es möglich, menschliche Organe direkt herzustellen?

Embryonen sind eine gute Idee, aber dieser Weg ist derzeit eine Sackgasse. Denn wenn der Embryo Organe entwickelt, ist er eigentlich schon ein relativ vollständiger Mensch. Die Entnahme von Organen kommt einer Tötung von Menschen gleich. Aus diesem Grund stößt dieser Weg auf direkten Widerstand der gesamten Menschheit.

Manche Leute fragen sich vielleicht, ob es möglich ist, aus Stammzellen im Reagenzglas Organe zu entwickeln. Theoretisch ist es möglich, in der Realität jedoch nicht umsetzbar. Wenn man Zellen in vitro dazu anregt, sich in Richtung Herz zu entwickeln, kann man eine Menge Kardiomyozyten züchten. Aber es handelt sich um einen Klumpen Fleisch und nicht um ein Herz. Ganz zu schweigen davon, dass der Mensch diese winzigen Nerven und Blutgefäße derzeit nicht entwickeln kann, sodass das Stück Fleisch während des Wachstums innerlich verrottet.

Daher bringt das Wunder des Lebens die Menschen wirklich ständig zum Seufzen.

Also hatte jemand eine neue Idee: Ist es möglich, „Hühner zum Eierlegen auszuleihen“? Das heißt, menschliche Organe im Körper von Tieren wachsen zu lassen?

Dies ist die Idee der „Chimäre“.

03. Die Chimäre wird erwachsen

Diese Technologie wurde im Jahr 2010 erstmals eingesetzt. Nakauchi Hiromitsu verwendete die Blastozystenkomplementierungstechnologie, bei der iPSCs anderer Spezies im Blastozystenstadium des Tieres eingemischt werden, um eine Chimäre zu erhalten, aus der schließlich die Organe anderer Tiere im Körper des Tieres wachsen. Mit dieser Methode gelang es erstmals, die Bauchspeicheldrüse einer Wühlmaus im Körper einer Maus zu züchten.

Es sind zwei verschiedene Arten.

Konkret schaltete Nakauchi zunächst die Bauchspeicheldrüse von Mäusen durch genetische Manipulation aus, entnahm den Mäusen dann befruchtete Eier, kultivierte sie und injizierte ihnen Rattenstammzellen. Anschließend entwickelten sich die befruchteten Eizellen der Maus und die Stammzellen der Ratte gemeinsam und vermischten sich. Das Ergebnis war eine Maus, deren Bauchspeicheldrüse vollständig aus Rattenzellen wuchs.

Man kann sagen, dass diese Forschung ein völlig neues Feld eröffnet hat, da Mäuse und Ratten unterschiedliche Arten unterschiedlicher Gattungen sind.

Schließlich gelang es uns, Rattenpankreas in Mäusen zu züchten, was einen völlig neuen Ansatz für die xenogene Organkultur ermöglichte. Sie sollten wissen, dass diese Bauchspeicheldrüse vollständig aus Rattenzellen besteht und daher ohne Angst vor Abstoßungsreaktionen direkt in Ratten transplantiert werden kann. Darüber hinaus entwickelt sich dieses Organ selbst im Tierkörper und verfügt über die vollständigen Funktionen einer Rattenpankreas, wodurch das Problem der Funktionslosigkeit von in vitro kultivierten Organen vermieden wird. Dies bietet uns eine völlig neue Idee zur Kultivierung menschlicher Organe.

Dies ist die Standard-Chimäre.

04. Chimäre und Menschen

Lassen Sie mich noch einmal erklären, warum dieses Experiment so schockierend ist: Mäuse und Ratten scheinen sich zwar nur in der Größe zu unterscheiden, sind aber in Wirklichkeit zwei Arten.

Genau wie Menschen und Schimpansen sind sie zwei Arten.

Das Wachstum zweier Arten zu kombinieren und die Organe einer Art im Körper einer anderen zu kultivieren, ist das nicht die Standard-Chimäre?

Darüber hinaus handelt es sich hierbei nicht um eine relativ einfache Technologie, wie etwa das Wachsen menschlicher Ohren auf dem Rücken einer Maus. Schließlich ist es derzeit durchschnittlich schwierig, einem Tier einen menschlichen Körper wachsen zu lassen. Es wäre jedoch eine große Leistung, einem Tier tatsächlich ein funktionsfähiges xenobiotisches Organ wachsen zu lassen. Menschen experimentieren seit vielen Jahren mit Stammzellen, konnten dieses Problem jedoch nicht lösen und können lediglich einen Klumpen Fleisch züchten.

Überlegen Sie, wie schwierig es in der heutigen menschlichen Welt ist, dies zu erreichen, da dieses Organ nicht nur ein äußeres Erscheinungsbild hat, sondern auch eine innere Struktur, Blutgefäße, Nerven und vollständige Funktionen.

Wenn dies der Fall ist, kann es dann für die Kultivierung menschlicher Organe verwendet werden?

Diese Technologie hat viel mehr Vorteile als die Xenotransplantation.

Erstens ist das Ablehnungsproblem verschwunden. Auch eine Organtransplantation beim Menschen kann dies nicht verhindern. Schließlich kommt es bei jedem Menschen zu einer Organabstoßung.

Aber was ist mit diesem hier? Dabei werden Zellen, beispielsweise dermale Fibroblasten, direkt aus dem Körper des Patienten entnommen und anschließend aus den Zellen des Patienten Chimären gezüchtet. Das heißt, es käme überhaupt nicht zu einer Immunabstoßung. Warum würden Sie sich selbst ablehnen?

Zweitens eine präzisere Anpassung. Der Unterschied zwischen Menschen liegt nicht nur in der Immunität, sondern auch in den Genen. Keine zwei Menschen auf der Welt haben genau die gleichen Gene.

Da dieses Organ jedoch aus den eigenen Zellen einer Person gezüchtet wird, muss es genau mit dem ursprünglichen Organ identisch sein.

Das Original ist besser. Daher hat diese Technologie viel Aufmerksamkeit erregt.

05. Wir ergreifen Maßnahmen

Derzeit forschen viele Wissenschaftler auf der ganzen Welt in diese Richtung und die Fortschritte geben uns Hoffnung.

So entstand 2021 die erste Mensch-Affe-Chimäre

Ji Weizhi, ein Akademiker der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, führte sein Team zur Herstellung der ersten Mensch-Affe-Chimärenembryonen der Geschichte[1].

Die Embryonen in dieser Studie hatten sich bis zum Keimblattstadium differenziert und zeigten das Potenzial für Chimären.

Trotz zahlreicher Schwierigkeiten ist die Chimärenforschung bereits auf dem Weg und dies ist die Hoffnung für die Zukunft.

[1] Tan T, Wu J, SiC, et al. Chimärer Beitrag menschlicher erweiterter pluripotenter Stammzellen zu Affenembryonen ex vivo[J]. Cell, 2021, 184(8):2020-2032.e14.