Biće u kojemu zajednički žive stanice i tkiva više različitih organizama zovemo kimera. Naziv je inspiriran starogrčkom Himerom, mitološkim bićem za koje priča kaže kako je bilo spoj nekoliko životinja (lava, koze i zmije). U prirodi povremeno možemo naići na primjere kimerizma unutar iste životinjske vrste, no izvan grčkog mita, više-vrsni kimerizam može nastati isključivo u laboratorijskim uvjetima, spajanjem još nediferenciranih embrijskih stanica različitih životinjskih vrsta. Kimerizam se češće spominje posljednjih godina, otkako su sve češći primjeri laboratorijskog „ubacivanja“ ljudskih stanica unutar embrija pokusnih životinja, napose miševa.

Sinkronizacija sazrijevanja miševa i ljudi

Pitanje koje se nameće samo od sebe – zašto znanstvenici uopće pokušavaju spajati stanice i tkiva dvaju različitih vrsta u jedinstveni organizam? – ima posve znanstven i praktičan odgovor: najviše stoga što ljudske stanice koje žive i rastu mišjim zametcima mogu pomoći znanstvenicima u boljem razumijevanju procesa rasta i starenja ljudskih tkiva i cijelog organizma, te u shvaćanju procesa kojima bolesti oštećuju ljudske stanice. Osim toga, životinje u kojima rastu ljudske stanice i tkiva mogu poslužiti i kao „podloga za uzgoj“ ljudskih organa i dijelova tijela za transplantaciju, a da se u cijelom tom postupku ne moraju vršiti ponekad komplicirani i potencijalno opasni pokusi na živim ljudima.

Najnoviji primjer je mišje-ljudska kimera, produkt istraživanja i rada profesora Jian Fenga i njegovog tima stručnjaka u laboratoriju Katedre za fiziologiju i biofiziku na Državnom sveučilištu Buffalo. Feng i njegov tim „kreirali“ su mišje-ljudski embrij koji sadrži do 4% stanica ljudskog porijekla, što je najveći postotak ljudskih stanica u ijednoj dosadašnjoj ljudsko-životinjskoj kimeričnoj jedinki.

U stvaranju takvih kimera istraživače je sve do Fengovog istraživanja najviše mučio problem uzajamne sinkronizacije rasta i sazrijevanja stanica iz dvije različite živuće vrste: ako želimo da ljudske i mišje embrionalne matične stanice zajednički rastu u istom tijelu, one svo vrijeme moraju biti u istoj fazi zrelosti kako bi mogle uzajamno usklađivati svoje funkcije i razvoj. Kada ne bi bilo sinkronizacije, mišji organizam bi „odbacivao“ ljudske stanice kao što tijelo primatelja odbacuje previše različit, nekompatibilan transplantat.

Embrionalna dijapauza i mTOR

Jedno od osnovnih odlika embrionalnih matičnih stanica je njihova pluripotentnost: tijekom embrionalnog i fetalnog razvoja od njih može nastati bilo koja vrsta stanica ili tkiva u tijelu. No, matična stanica ljudskog embrija izgleda i ponaša se vrlo različito od matične stanice embrija neke druge životinjske vrste: sazrijeva ili brže ili sporije, dijeli se drukčijim ritmom… To je uostalom i logično: od tek formirane zigote do zrelog novorođenčeta ljudske matične stanice se razvijaju i oblikuju 280 dana (40 tjedana); mišica pak okoti mladunce već 20 dana nakon parenja.

Ukratko, prethodni pokušaji da se matične embrionalne stanice različitih životinjskih vrsta „nauče“ na suživot u istom organizmu, redom su završavali neuspješno. Istraživači su isprva pretpostavljali da su neuspjesi posljedica neke posebne vrste nekompatibilnosti među životinjskim vrstama; no, nakon mnogih godina pokušaja, neuspjeha, analiza i proučavanja, shvatili su kako nije u pitanju nepodudarnost među vrstama, već nepodudarnost u zrelosti matičnih stanica.

Naime, matične stanice miša su se tijekom dosadašnjih laboratorijskih pokušaja kimeričnih spajanja nalazile u nezreloj, tzv. naivnoj fazi, no ljudske matične stanice prikupljene iz pupkovine se nalaze u zrelijoj fazi. Sve do nedavno, istraživači nisu bili u mogućnosti „vratiti“ ljudske matične stanice u njihovo naivno stanje, kako bi u kimeričnoj mješavini bile po zrelosti sinkronizirane s mišjim.

No, Feng i njegov tim su se inspirirali pojavom nazvanom embrionalna dijapauza, koja je već otprije poznata kod više vrsta sisavaca, od miševa do medvjeda: kada vlada glad ili nestašica vode, embriji i embrijske matične stanice tih životinja mogu mjesecima „zastati“ u nezrelom, naivnom stanju unutar majčinih jajovoda, čekajući pogodnije okolišne uvjete za daljnji rast i sazrijevanje embrija. Proučavajući embrionalnu dijapauzu miševa, Fengov tim je otkrio postojanje posebnog proteina nazvanog mTOR, koji je prirodni „pokretač“ transformacije nezrelih naivnih matičnih stanica u zrele. A potom su otkrili da i ljudske matične stanice posjeduju mTOR protein.

Ektoderm, mezoderm, endoderm...

Dalje je sve išlo logičnim slijedom: u laboratoriju su uspjeli inhibirati (blokirati) djelovanje mTOR proteina u zrelim ljudskim matičnim stanicama, a one su zauzvrat promjenile svoj metabolizam i gensku ekspresiju i vratile se u svoje ranije, naivno stanje. Krajnji rezultat blokiranja mTOR proteina bio je nastanak velikog broja naivnih ljudskih matičnih stanica, koje se može uzgajati zajedno sa mišjim matičnim stanicama i "…vrlo se lijepo uzajamno miješati",  kako je to opisao Feng.

Potom su istraživači ubrizgali u svaki od mišjih embrija po 10 do 12 ljudskih naivnih matičnih stanica. U većini mišjih zametaka, ljudske su se matične stanice uspješno razvile u zrele, i to u sva tri osnovna embriološka sloja, zametna listića: ektoderm (vanjski sloj koji se kasnije razvija u živčani sustav, epidermis kože, kosu i nokte), mezoderm (sloj stanica koje čine središnju osnovu građe većine organa: mišića, krvnih žila i srca, kostiju, bubrega…) i endoderm (unutarnja sluznična obloga šupljih organa, te probavne žlijezde, jetra i pluća).

Ti su se zametni slojevi u kimeričnom mišu razvili u još diferenciranije stanice i tkiva, a kada su istraživači nakon 17 dana zaustavili pokus, u 14 mišjih zametaka nalazilo se do 4% ljudskih stanica (neki su ih imali manje, a neki više) i to prožetih kroz cijeli mišji embrij, uključujući jetru, srce, mrežnicu oka i crvene krvne stanice, eritrocite.

No, ono što iznenadilo i istraživače bila je brzina kojom su se razvijale ljudske stanice. Primjerice, u mišje-ljudskom kimeričnom embriju starom 17 dana razvili su se potpuno zreli ljudski eritrociti, dok je za proces sazrijevanja eritrocita u ljudskom embriju potrebno otprilike 56 dana. Slično tome, ljudske očne stanice razvijaju se u ljudskom embriju daleko kasnije nego u kimeričnom organizmu u kojem su se unutar 17 dana razvile zrele ljudske očne stanice, uključivši i posve zrele fotoreceptore. Znanstvenici su sve do sada smatrali kako je takav ubrzani razvoj nemoguć, jer se tempo razvoja ljudskih stanica oduvijek smatrao nepromjenjivim.Ukratko rečeno: ljudske stanice u kimeričnom mišu sazrijevaju brzinom rasta i razvoja mišjeg embrija, što je 15 puta brže nego što im je to „prirodno moguće".

Svijest, identitet, etika i ostala teška pitanja

Potencijalna primjena ovakvih kimera je uzgajanje ljudskih tkiva i organa, koje je potom moguće koristiti za transplantaciju (pa i autotransplantaciju): u nekoj ne više jako dalekoj budućnosti liječnici će vam moći izvaditi malo krvi, iz nje uzgojiti vaše matične stanice, resetirati im biološki sat blokiranjem mTOR proteina i potom ih takve „naivne“ usaditi u laboratorijsku životinju čiji je fiziološki „clock“ daleko brži od ljudskog. S obzirom na razlike u fizičkoj veličini organizama, takav uzgoj se vjerojatno neće provoditi na miševima nego na većim životinjama - poput svinja, koje su i inače omiljeni transplantacijski modeli zbog brojnih fizioloških sličnosti sa ljudima.

Naravno, ovakva istraživanja i njihova moguća praktična primjena pokreću vrlo osjetljiva etička pitanja. Jedna od tih etičko-filozofsko-egzistencijalnih dilema jest činjenica da kimere (kao jedinke sastavljene od više bića) brišu jasne granice između životinjskih vrsta i otežavaju utvrđivanje stupnja morala ili svijesti koje takve životinje posjeduju. Kimere korištene u laboratorijskim testovima danas imaju 4% ljudskog „sadržaja“ u sebi, a taj postotak će neminovno biti i veći kako bude napredovala istraživačka tehnika stvaranja kimeričnih organizama. Već sada se logički postavlja pitanje: pri kojem postotku udjela ljudskih stanica laboratorijske kimere mogu imati ljudske karakteristike ili svijest i steći pravo na posjedovanje sličnog moralnog i pravnog statusa?

Svaka kreacija u sebi nosi djelić svojega tvorca, a isto (doslovce!) vrijedi i za kimerične miševe-ljude. Kad-tad ćemo morati dati odgovor na pitanje naznačeno naslovom ovog teksta: koliko ljudskih matičnih stanica u sebi treba imati Mickey Mouse da bismo ga mogli zvati Walt Disney?

^{Igor „Doc“ Berecki je pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Od posla se opušta antistresnim aktivnostima: od pisanja svojevremeno popularnih tekstova i ilustracija u tiskanom izdanju časopisa BUG, crtkanja grafika i dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, te fejsbučkog blogiranja o craft-pivima, životnim neistinama i medicinskim trivijama, sve do pasioniranog kuhanja posve probavljivih jela i sviranja slabo probavljivog bluesa.}