Jak se rodí chiméry?

Krevní chimérismus u lidí je biologický jev, při kterém tělo obsahuje buňky s různými profily DNA. Patologie se může vyskytovat v různých fázích lidského vývoje – jak v embryonální fázi, tak v dospělosti.

Krevní chimérismus u lidí je biologický jev, při kterém tělo obsahuje buňky s různými profily DNA. Patologie se může vyskytovat v různých fázích lidského vývoje – jak v embryonální fázi, tak v dospělosti. Dnes je těžké říci, kolik chimér žije na naší planetě. Anomálie je extrémně vzácná, ale s nárůstem případů umělého oplodnění a transplantací kmenových buněk lze předpokládat, že její prevalence postupně narůstá.

Jaké jsou příčiny genetické duplicity?

První oficiálně zaznamenaný případ detekce anomálie se vyskytl v roce 1953. Patří Angličance Erin Martin, která při darování krve dokázala lékaře velmi překvapit. Během studie se ukázalo, že její krvinky patří do různých skupin a důvodem je takzvaný chimérismus dvojčat.

Následně byli vědci schopni identifikovat několik faktorů při vzniku patologie, které určují její klasifikaci. Dnes se rozlišují následující typy chimérismu:

• Mikrochimérismus – vzniká v důsledku míšení krve matky a dítěte během těhotenství. Buňky plodu procházejí placentou a dostávají se do oběhového systému matky, který může fungovat dvěma způsoby – buď dítě získá matčinu DNA, nebo naopak.
• Umělé – vzniká pod vlivem vnějších faktorů. Tento typ chimérismu se může vyvinout po transplantaci kostní dřeně nebo kmenových buněk nebo krevní transfuzi. Moderní léčebné metody pomáhají tomuto jevu předejít, ale v klinické praxi stále existují případy koexistence dárcovských a recipientních buněk.
• Tetragametické – spojené s přítomností v těle dvou buněčných populací, které vznikly ve fázi oplodnění. Během pohlavního styku dvě různé spermie oplodní dvě vajíčka a během intrauterinního vývoje se tato vajíčka z nějakého důvodu spojí do jediného embrya.
• Dvojitý – označuje komplexní typy biologických stavů, jmenovitě chimérismus dvojčat. Anomálie se vyskytuje v děloze během vícečetného těhotenství. Pokud jeden z plodů z nějakého důvodu zemře, pak jeho tkáně a krev mohou vstoupit do těla dvojčete.

Projevy chimérismu

Při zvažování příznaků a příčin chimérismu je třeba poznamenat, že lidé často o své anomálii nevědí. Ve většině případů nemá patologie žádné projevy a je detekována pouze během těhotenství nebo před jakoukoli operací. Někdy může být tento biologický stav určen následujícími příznaky:

• heterochromie – různé barvy očí;
• hyperpigmentace – zesvětlení jedné poloviny těla nebo tvorba tmavých pigmentových skvrn na kůži;
• přítomnost dvou profilů DNA v těle, což způsobuje potíže při stanovení krevní skupiny;
• výskyt autoimunitních patologií, projevujících se problémy nervového systému nebo kůže.

Metody diagnostiky chimérismu

Pro zjištění anomálie a určení jejího typu se provádí genetické testování. Klasický test na chimerismus je založen na vzorku krve, který je podroben laboratornímu vyšetření metodou PCR. Charakteristickým znakem anomálie při diagnostice jsou různé sady DNA v jednom vzorku.

Lze také použít instrumentální metody, které umožňují lékařům studovat stav těla. Pacientovi je předepsána MRI, počítačová tomografie a screeningové studie. Často je taková diagnostika vyžadována při krevních transfuzích a transplantacích orgánů, kdy člověk vystupuje jako příjemce nebo dárce.

Zajímavá fakta o chimérách

Je dokázáno, že chiméra krevní skupiny se může objevit v každém těhotenství. Při pitvách zemřelých žen, které zemřely během porodu nebo do měsíce po porodu, byly často nalezeny fetální buňky, které se nacházely v různých částech těla matek.

Po transplantaci kostní dřeně může být DNA od dárce nalezena v těle pacienta. Je však známo, že v průběhu času, jak se příjemce po operaci zotavuje, je cizí makromolekula potlačena.

Prognózy a vyhlídky pro studium chimérismu

Chimérismus nezpůsobuje potíže, ale hodně závisí na faktorech, které patologii způsobily. Pokud se jedná o krevní chiméry, které vznikly v embryonální fázi, pak se člověk po celý život nemusí dozvědět o své zvláštnosti, protože k určení anomálie jsou vyžadována speciální vyšetření. U umělé formy, která se vyvinula po transplantaci orgánu, se mohou změnit některé vlastnosti vzhledu (odstín vlasů, očí).

Vzhledem k nízké prevalenci je patologie špatně studována, takže ji nelze odstranit. Je známo, že s dvojitou formou chimérismu se výrazně zvyšuje pravděpodobnost autoimunitních onemocnění, proto se osobě s anomálií doporučuje přijmout preventivní opatření, aby se těmto problémům zabránilo.

Člověk s chimérismem by měl pochopit, že jeho genetická duplicita není nemoc, ale rys těla. Je důležité správně posoudit tento biologický stav, protože anomálie může způsobit depresi nebo stres spojený s vědomím její neobvyklosti.

Pestrý ficus benjamina je periklinální chiméra tvořená dvěma buněčnými liniemi: normální produkující chlorofyl (zelené plochy) a mutantní s nízkým počtem chloroplastů (bílé plochy).

Syringa vulgaris ‘Sensation’ – periklinální chiméra

Chimera – organismus skládající se z geneticky heterogenních buněk. U zvířat jsou chiméry organismy, jejichž buňky pocházejí ze dvou nebo více zygot. Chimérismus u zvířat je třeba odlišit od mozaiky – přítomnosti geneticky heterogenních buněk pocházejících ze stejné zygoty v jednom organismu [1]. Často to nejsou celé organismy, které jsou chimericky konstruovány, ale pouze jejich jednotlivé orgány nebo části [2].

Historie termínu [upravit | upravit kód]

V roce 1907 tento termín poprvé použil německý botanik G. Winkler pro rostlinné formy, které byly získány jako výsledek sloučení pupalky a rajčete [3].

V roce 1909 E. Baur při studiu pestrého pelargonia zjistil podstatu tohoto jevu [3].

Přírodní chiméry poprvé popsal M. S. Navashin. Zejména objevil chiméry Crepis dioscoridis L. [3] a Crepis tectorum L. [4] Přírodní haplochlamydní periklinální chiméry poprvé popsal L. P. Breslavets na příkladu jednotlivých geografických ras konopí [5].

Chimérismus v rostlinách [upravit | upravit kód]

Schéma relativního uspořádání tkání u roubovaných chimér různých typů. A, B – „rodičovské“ rostliny. C-E: vzájemné uspořádání tkání v C – periklinální, D – sektorový, E – mericlinální chiméra.

Chiméry mohou vznikat v přírodě jako výsledek spontánních mutací somatických buněk, za experimentálních podmínek (léčba mutageny, polyploidogeny, kolchicin, další vlivy), dále mezi regenerujícími se rostlinami a v důsledku roubování. Chiméry jsou běžnější u rostlin množených vegetativně, protože pouze s touto metodou chiméra přetrvává po dlouhou dobu. Během sexuální reprodukce je možné zdědit chiméru, ke které dochází, když jsou alely nestabilní. V tomto případě se dědičnost vlastností neřídí mendelovskými zákony a je považována za nestabilní mutaci. V přírodě jsou chiméry vzácné a většinou vznikají v důsledku náhodné hybridizace a mechanického poškození [5].

V rostlinné výrobě jsou důležité chiméry (zejména periklinické, protože jsou stabilnější) s komplexem ekonomických výhod. Často se pěstují jako okrasné rostliny [6].

V botanice se rozlišují následující typy chimér (viz tabulka).

Druh chiméra	Vlastnosti
mozaika (hyperchiméry)	Geneticky odlišné tkáně tvoří jemnou mozaiku
sektorové	odlišné tkáně se nacházejí na velkých plochách
periklinální	tkaniny leží ve vrstvách na sobě
mericlinal	tkáně se skládají ze směsi sektorových a periklinálních oblastí

Periklinální chiméry jsou:

• diplochlamydaceae (například pelargonium s bíle lemovanými listy)
• haplochlamydnye (například chlorophytum s bíle lemovanými listy)

Periklinální chiméry jsou v přírodě běžnější, což se vysvětluje jejich větší stabilitou. Často se vyskytují mezi vegetativně množenými odrůdami okrasných rostlin [5]. Tak, Juniperus davurica ‘Expansa Variegata’ je periklinální chiméra, ve které jsou vnější tkáně genotypicky albinotické a vnitřní tkáně jsou složeny z buněk nesoucích chlorofyl [7].

Interakce mezi složkami chimér a přechod různých látek z jedné složky do druhé může vést k různým vývojovým anomáliím a někdy až k neplodnosti chiméry.

V praxi zahrádkářů se chiméry, které vzniknou náhodně v důsledku roubování (tzv. panašování), rozmnožují vegetativním množením znovu z generace na generaci (například chiméry mezi nachovou metlou a zlatým deštěm – tzv. Adamovým koštětem , chiméry mezi pomerančem a citronem) . Vědci používají různé chiméry mezi mišpulí a hlohem.

De-sizing [upravit | upravit kód]

Ztráta chiméry je charakteristická jak pro rostliny získané jako výsledek ošetření kolchicinem, tak pro chiméry, které vznikly spontánně. Spolu s periklinálními chimérami, které si zachovávají své vlastnosti během vegetativního množení po dobu 100 a více let [3], jsou popsány případy vymizení chimér (u trichimér Pelargonium zonaie, oranžová ‘Shamouti’, známá již od 5. století atd.). U některých forem hroznů může dojít k dehymeraci na jednotlivých výhonech, přičemž spodní část výhonů se skládá z polyploidních pletiv [XNUMX].

Frekvence dehymerace závisí na způsobu množení rostlin. Množení kořenovými řízky vede častěji k odrůstání než vegetativní množení jinými částmi rostliny [5].

Chimérismus u zvířat [upravit | upravit kód]

Chimera myš (vpravo)

U zvířat jsou chiméry organismy, které se skládají z geneticky odlišných buněk, které pocházejí ze dvou nebo více různých zygot.

Příkladem chimérismu u zvířat je freemartinismus krávy a jiná zvířata. Freemartinismus je typ abnormálního hermafroditismu doprovázeného sterilitou, při kterém se u žen vyvíjejí současně vaječníky i varlata. Samice telat z párů dvojčat opačného pohlaví jsou náchylné k tomuto jevu. Freemartinismus se vysvětluje tvorbou vaskulárních anastomóz mezi plody různého pohlaví, v důsledku čehož mezi nimi dochází k výměně pohlavních hormonů a prekurzorů zárodečných buněk [8] [1]. Podobný jev byl zjištěn u kosmanů, u nich však nevede ke sterilitě [8].

Chiméry mohou být vytvořeny ze čtyř gamet (výsledek spojení dvou oplodněných vajíček nebo embryí v raných fázích vývoje do jednoho embrya).

Chimérismus u zvířat může být buď výsledkem individuálního vývoje organismu (ontogeneze), nebo výsledkem transplantace orgánu nebo tkáně (například kostní dřeně nebo krevní transfuze). Chiméry mohou často produkovat potomstvo a typ potomstva závisí na tom, ze které buněčné linie se gamety vyvinuly.

Obligátní přirozený chimérismus

Muž bláznivý žlutý mravenec Anoplolepis gracilipes sestávají ze dvou buněčných linií. [9]

Mezidruhové chiméry [editovat | upravit kód]

V 1980. letech 2017. století byla uměle vytvořena mezidruhová chiméra ovcí a koz. V roce 10 vytvořili vědci ze Salkova institutu embryo chiméry – prase s lidskými buňkami [100000]. Analýza přihojení lidských kmenových buněk v prasečích blastocystách však prokázala výraznou nekompatibilitu, přičemž ve výsledném prasečím embryu byla nalezena pouze jedna lidská buňka ze 11 XNUMX. [XNUMX] Když opičí kmenové buňky (Macaca fascicularis) jsou injikovány do prasečích blastocyst, pouze jedna z 1000 10–000 12 buněk pochází z opice, zbytek jsou prasečí buňky. [XNUMX]

Je důležité poznamenat, že v mezidruhových chimérách získaných zavedením embryonálních kmenových buněk primátů do myších embryí se opičí embryonální kmenové buňky, ačkoli zpočátku zakořenily v raných myších embryích, následně nemohou podílet na vývoji. Myší a opičí buňky se nemísí, ale tvoří odděleně rostoucí kolonie, ve kterých pouze příbuzné „podobné“ buňky drží pohromadě a přežívají během samoorganizace tkáně. V důsledku této buněčné xenofobie opičí embryonální kmenové buňky nakonec zmizí z myších embryí po fázi implantace embrya. [13] Takové chování buněk je zjevně založeno na základních principech morfogeneze [14] včetně rychlosti rozvinutí vývojového programu [15] [16] a mezidruhové konkurence. [17]

Chimérismus u lidí [upravit | upravit kód]

U lidí se chimerismus může vyskytovat v různých fázích ontogenetického vývoje: v době oplození, embryonálního vývoje nebo v dospělosti.

Chimérismus ve fázi oplodnění [editovat | upravit kód]

Hlavní článek: 46,XX/46,XY

Bylo popsáno několik případů tetragametického chimérismu u lidí. K takovým chimérám dochází, když se dvě různé zygoty spojí krátce po oplodnění a vytvoří jediné embryo. Takové chiméry jsou identifikovány například přítomností dvou populací červených krvinek, hermafroditismem a někdy mozaikovým zbarvením kůže a očí [18].

Fetální a mateřský mikrochimérismus [editovat | upravit kód]

Mikrochimérismus nastává, když mateřské a fetální buňky pronikají placentární bariérou savců a je normálně charakterizován malým podílem „cizích“ buněk v těle.

Existují dva typy mikrochimérismu: fetální mikrochimerismus – přítomnost fetálních buněk v těle matky a mateřský mikrochimerismus – přítomnost buněk matky v těle nejprve plodu a poté dítěte. Předpokládá se, že mikrochimérismus je v důsledku rozdílů v imunitních vlastnostech získaných buněk a buněk hostitelského těla příčinou řady autoimunitních onemocnění: juvenilní dermatomyozitida a neonatální lupus s mikrochimerismem plodu, preeklampsie, systémový lupus erythematodes a některé formy rakoviny s mateřským mikrochimérismem, stejně jako řada dalších patologických stavů.

Pokud krev pacienta obsahuje buňky od osoby opačného pohlaví, lze chimerismus snadno detekovat detekcí buněk s ženským a mužským karyotypem. V ostatních případech jsou krvinky pacienta typizovány podle HLA.

Chimérismus u dvojčat [editovat | upravit kód]

Stejně jako někteří jiní savci si lidé mohou vyměňovat buňky mezi dvojčaty během vývoje plodu. K migraci buněk dochází přes společnou placentu (placentární anastomózy).

U homozygotních dvojčat [editovat | upravit kód]

Teoreticky je chimerismus nemožný u homozygotních dvojčat, protože jsou geneticky identická a pocházejí ze stejné zygoty. Vzácná pozorování však ukazují, že buněčná výměna mezi takovými dvojčaty stále probíhá. Je popsán případ monochoriálního diamniotického těhotenství, kdy se u jednoho z dvojčat vyvinula trisomie 21 v raném stádiu vývoje. Při narození mělo jedno z dvojčat fenotypové charakteristiky Downova syndromu, druhé mělo normální fenotyp. Mikrosatelitní analýza DNA ukázala, že dvojčata byla skutečně homozygotní. V epiteliálních buňkách dutiny ústní u každého dvojčete přitom byly nalezeny pouze jeho vlastní buňky (disomické nebo trizomické na chromozomu 21), zatímco krev obsahovala buňky z obou dvojčat. Tento jev se nazývá chimerismus krevních buněk a vysvětluje se tím, že dvojčata s monochoriální placentou si vyměňují krev v té či oné fázi v 70 % případů [19].

U heterozygotních dvojčat [editovat | upravit kód]

Typicky, heterozygotní lidská dvojčata mají své vlastní placenty. Bylo však popsáno několik případů, kdy heterozygotní dvojčata sdílela společnou placentu. V této situaci dochází k výměně krve mezi dvojčaty, která nejsou geneticky identická, což vede k chimérismu krevních buněk a možná i jiných tkání. Předpokládá se, že frekvence tohoto jevu je podceňována a zvyšuje se s využitím technologií asistované reprodukce [8] [1].

V kultuře[editovat | upravit kód]

• Chimérismus je odhalen u pacienta v epizodě 2 („Kain a Abel“) sezóny 3 televizního seriálu „House“.
• Chimérismus je zmiňován opakovaně a je jedním z klíčových bodů pochopení zápletky v seriálu “Child Black”.
• Chimérismus byl nalezen u vraha v epizodě 23 („Blood Ties“) sezóny 4 seriálu „CSI: Crime Scene Investigation“.
• Chimérismus byl objeven v dospívání u detektiva v detektivním románu „Fantomová paměť“ od Franka Tillieua ze série knih „Vyšetřování vede komisař Charcot a Lucie Enebel“.
• Chimérismus je odhalen v hlavní postavě v epizodě 34 („Chimera“) sezóny 6 televizního seriálu „Family Melodramas“.
• V epizodě 2655 („Innate Duplicity“) detektivního televizního seriálu „Trace“ biolog studoval chiméry a hybridní organismy.
• Chimérismus byl objeven u pacienta v sezóně 6, epizodě 7 seriálu „The Resident“.

Viz také [upravit | upravit kód]

• Mozaičnost
• Vegetativní hybridizace
• Lydia Fairchildová
• Hybridní
• Hybridní stvoření

Poznámky [upravit | upravit kód]

1. ↑ 123Abuelo D. Klinický význam chimerismu // Am J Med Genet C Semin Med Genet. – 2009. – T. 151C, vydání. 2. – s. 148-51. – doi:10.1002/ajmg.c.30213. – PMID 19378333.
2. ↑Chiméry(nespecifikováno) . Velká lékařská encyklopedie. Datum přístupu: 14. března 2013.Archivováno z ↑ 1234Krenke N.P.↑Nsvashin M. Nevyvážená somatická chromozomální variace v Crepis // Univ. California Publs. Zemědělství. Sci.. – 1930. – T. 6, č. 3. – str. 95-106.
3. ↑ 12345Kunakh V.A.Genomická variabilita somatických buněk rostlin // Biopolymery a buňka. – 1995. – T. 11, č. 6.
4. ↑Kren M.B., Lawrence W.J.C. Genetika zahradních a zeleninových rostlin. – M. – L.: Selchozgiz, 1936. – 232 s.
5. ↑Ruth J., Klekowski EJ, Jr., Stein OL Impermanentní iniciály vrcholu výhonu a diplontická selekce v jalovcové chiméře // Am. J. Bot.. – 1985. – č. 72. — s. 1127–1135.
6. ↑ 123Chen K., Chmait RH, Vanderbilt D., Wu S., Randolph L. Chimerismus u monochoriálních dizygotických dvojčat: případová studie a přehled // Am J Med Genet A. – 2013. – T. 161A, no. 7. – S. 1817-24. – doi:10.1002/ajmg.a.35957. – PMID 23703979.
7. ↑H. Darras, C. Berney, S. Hasin, J. Drescher, H. Feldhaar, L. Keller.Obligátní chimérismus u samců žlutých šílených mravenců(angl.) // Věda. — 2023-04-07. – Sv. 380, iss. 6640. — S. 55–58. – ISSN1095-9203 0036-8075, 1095-9203. – doi:10.1126/science.adf0419.
8. ↑↑ Wu, J., Platero-Luengo, A., Sakurai, M., Sugawara, A., Gil, M.A., Yamauchi, T., . & Belmonte, J. C. I. (2017). Mezidruhový chimérismus se savčími pluripotentními kmenovými buňkami. Cell, 168(3), 473-486. Šablona: PMID: 28129541 PMCID: PMC5679265 DOI: 10.1016/j.cell.2016.12.036
9. ↑ Fu, R., Yu, D., Ren, J., Li, C., Wang, J., Feng, G., . & Zhou, Q. (2020). Domestikované embryonální kmenové buňky opice cynomolgus umožňují generování neonatálních mezidruhových chimérických prasat. Protein & cell, 11(2), 97-107. PMC6954905doi:10.1007/s13238-019-00676-8
10. ↑ Simerly, C., McFarland, D., Castro, C., Lin, CC, Redinger, C., Jacoby, E., . & Schatten, G. (2011). Mezidruhová chiméra mezi embryonálními kmenovými buňkami primátů a myšími embryi: opičí ESC se štěpí do myších embryí, ale ne do postimplantačních plodů. Výzkum kmenových buněk, 7(1), 28-40. PMID21543277PMC5053765doi:10.1016/j.scr.2011.03.002
11. ↑ Gumbiner, B. M. (1996). Buněčná adheze: molekulární základ tkáňové architektury a morfogeneze. Cell, 84(3), 345-357
12. ↑ Liu, T., Li, J., Yu, L., Sun, H.X., Li, J., Dong, G., . & Gu, Y. (2021). Mezidruhová jednobuněčná transkriptomická analýza odhaluje předgastrulační vývojové rozdíly mezi prasaty, opicemi a lidmi. Objev buněk, 7(1), 1-17. PMID33531465PMC7854681doi:10.1038/s41421-020-00238-x
13. ↑ Rayon, T., & Briscoe, J. (2021). Mezidruhová srovnání a in vitro modely pro studium tempa ve vývoji a homeostáze. Rozhraní Focus, 11(3), ID článku: 20200069 https://doi.org/10.1098/rsfs.2020.0069
14. ↑ Zheng, C., Hu, Y., Sakurai, M. et al. (2021). Buněčná konkurence představuje bariéru pro mezidruhový chimérismus. Nature 592, 272–276 https://doi.org/10.1038/s41586-021-03273-0
15. ↑Yu N., Kruskall MS, Yunis JJ, Knoll JH, Uhl L., Alosco S., Ohashi M., Clavijo O., Husain Z., Yunis EJ, Yunis JJ, Yunis EJ Sporné mateřství vedoucí k identifikaci tetragametického chimérismu // N Engl J Med. – 2002. – T. 346, vydání. 20. – S. 1545-52. – PMID 12015394.
16. ↑O’Donnell CP, Pertile MD, Sheffield LJ, Sampson A.Monozygotní dvojčata s nesouhlasnými karyotypy: kazuistika // J Pediatr. – 2004. – T. 145, vydání. 3. – S. 406-8. – PMID 15343200.

Literatura [upravit | upravit kód]

• Příjem informativních molekul živými buňkami, ed. L. Ledoux, Arnst. – L., 1972; Hess D., Transformationen an höheren Organismen, „Naturwissenschaften“, 1972, Jg. 59.
• Baruch Rinkevič. Lidský přirozený chimérismus: získaný charakter nebo pozůstatek evoluce? Human Immunology, sv. 62, č. 6 (červen 2001), str. 651—657

Odkazy [upravit | upravit kód]

Odkazy na externí zdroje

Slovníky a encyklopedie

• Skvělý norský
• Velká ruština (stará verze)
• Britannica (online)