Химера (генетика): организъм, съставен от генетично различни клетки

Научете всичко за химера (генетика): организми с генетично различни клетки, дисперсивен и микрохимеризъм, произход, примери и биологични последствия.

Химера или химера е един организъм (обикновено животно), съставен от два вида генетично различни клетки. Двата вида клетки могат да произхождат от отделни оплодени яйцеклетки или зиготи.

Химерите, които произлизат от отделни оплодени яйцеклетки, слети заедно, се наричат дисперсивни химери. От друга страна, когато генетично различните типове клетки произхождат от една и съща зигота, организмът се нарича мозайка.

Диспермичните химери се образуват от поне две оплодени яйца или ранни ембриони, слети заедно. Всяка популация от клетки запазва собствения си фенотип, а полученият организъм е смес от двата фенотипа.

Микрохимеризмът е форма на химеризъм, при която гостоприемникът притежава малък набор от генетично различни клетки. Това често се случва при кръвопреливане или трансплантация, но също и по време на бременност поради двупосочния трафик на клетки между майката и плода.

Неотдавна бяха открити епигенетични химери в модели на мишки.

Видове и произход

• Диспермични или тетрагаметни химери: възникват когато два или повече оплодени яйцеклетки (зиготи) се слеят в много ранна фаза на развитие. Резултатът е организъм с клетки, носещи различни генотипове.
• Мозаични организми: произлизат от една зигота, но поради мутации, хромозомни аномалии или други процеси в ембрионалното развитие, клетки в тялото развиват различни генетични набези. Това е различно от класическата химера, тъй като произходът е еднакъв, а не от отделни зиготи.
• Микрохимеризъм: наличието на малки популации чужди клетки в организма — например клетки на плода в майката и обратно по време на бременност, клетки от донор след кръвопреливане или органна трансплантация.
• Епигенетични химери: клетки с идентичен генотип, но с различни епигенетични маркировки (генна експресия), които водят до различни фенотипни характеристики в рамките на един организъм.

Примери и наблюдения

Химеризъм е документиран при различни животински видове и при хората. При животните често се среща при експериментално създаване на химерни мишки — техника, използвана за изучаване на развитието и функцията на гени. При хора са описани случаи с различен цвят на косата или на кожата в отделни части от тялото, наличието на две кръвни групи или ситуации, в които съвпадение на ДНК за родителство дава противоречиви резултати.

Откриване и диагностика

Химеризъм може да бъде открит чрез различни генетични и цитогенетични методи, като:

• ДНК анализи (SNP генотипиране, секвениране) — показват наличието на повече от един генотип в различни тъкани.
• Кариотипиране и FISH — при наличие на хромозомни различия.
• Сравнение на кръв и тъкани от кожа, епител и др. — понякога химеризмът е откриваем само в определени тъкани.

Клинични и практични последици

• Медицина и трансплантология: микрохимерни клетки могат да повлияят на имунните реакции, да услеснят или затруднят приема на трансплантати и да имат значение при проследяване на донор-реципиент отношения.
• Диагностика и съдебна медицина: химеризмът понякога обърква ДНК-тестове за установяване на родство или при криминалистични изследвания.
• Болести и автоимунитет: проучванията търсят връзки между микрохимеризма и автоимунните заболявания; някои резултати предполагат асоциации, но механизмите не са напълно изяснени.

Използване в изследвания

Създаването на химерни организми е важен инструмент в биомедицинските изследвания — например при:

• изследване на ефекта на генетично модифицирани клетки в развиващ се организъм;
• проследяване на клетъчни линии при развитие и диференциация;
• генетични модели на заболявания и оценка на потенциални терапии.

Етични и правни аспекти

Работата с химерни организми, особено при комбиниране на клетки от различни видове или създаване на човеко-животински хибриди за изследвания, повдига етични въпроси и изисква строги регулации. При хора правните и социалните последици от разкриването на химеризъм (напр. при определяне на родителство) също изискват внимателен подход.

Кратко резюме

Химеризмът описва организъм, съставен от генетично различни клетки — явление с разнообразни форми и произход. То има значение както за основните биологични науки и клиничната медицина, така и за правото и етиката. Откриването и тълкуването на химеризъм изискват приложението на специфични генетични методи и внимателно разглеждане на причините и последствията за индивида.

Въпроси и отговори

В: Какво е химера в биологията?

В: Как се появяват химерите?

В: Какво представляват дисперсните химери?

В: Как се образуват диспермичните химери?

В: Как се държат различните популации клетки в дисперсната химера?

В: Какво представлява микрохимеризмът?

В: Какво представляват епигенетичните химери?

Търсене по буква