ХИМЕРЫ

ХИМЕРЫ (греческий Chimaira огнедышащее чудовище с головой льва, туловищем козы и хвостом дракона) — многоклеточные организмы, тело которых состоит из генетически различных клеток, исходно принадлежавших разным индивидуумам. Искусственное создание и изучение химер используется в иммунологических, генетических и других исследованиях.

Различают первичный химеризм, при котором генетически разные клетки (или группы клеток) объединяются в один зародыш в самой ранней стадии эмбриогенеза или уже с момента оплодотворения, и вторичный химеризм, при котором комбинируются ткани от двух или более взрослых индивидуумов или зародышей после начала периода органогенеза. Химер обычно получают экспериментально, но изредка они могут возникать также естественным путем в результате агрегации двух отдельных зигот или дисперсного оплодотворения, когда один сперматозоид сливается с яйцеклеткой, а другой — с полярным тельцем. По генетической разнокачественности клеток к химерам близки мозаики — особи, развившиеся каждая из одной зиготы, но приобретшие неоднородность клеточного состава в ходе онтогенеза (см. Мозаицизм).

В условиях эксперимента первичных химер получают путем агрегации бластомеров двух или более генетически различных зародышей (агрегационный метод) или введением клеток внутренней клеточной массы бластоцисты донора (или тотипо-тентных клеток другого происхождения, в частности стволовых клеток тератокарциномы) в бластоцель ре-ципиентного зародыша (инъекционный метод). Обычно используют зародышей, находящихся на 8—12-клеточной стадии развития. Их вымывают из яйцеводов и для растворения яйцевой оболочки обрабатывают in vitro ферментным препаратом проназой. Освободившиеся от яйцевой оболочки бластомеры двух зародышей агрегируют друг с другом, такой смешанный агрегат бластомеров культивируют в течение 24—48 часов. После достижения химерными зародышами стадии бластоцисты их имплантируют в матку самки реципиента. При инъекционном методе получения химер используют микроманипулятор: специальной присоской удерживают бластоцисту-реципиент и при помощи микропипетки вводят клетку или несколько клеток эмбриона-донора в бластоцель вблизи клеточной массы или непосредственно в нее. Затем бластоцисту, как и при агрегационном методе, пересаживают в матку животного.

У первичных химер не обнаружено каких-либо признаков иммунологической несовместимости клеточных популяций разного генотипа. Их толерантность носит скорее врожденный, чем приобретенный характер. В результате агрегации бластомеров получаются химерные зародыши с наборами половых хромосом: ХХ/ХХ (25%), XY/XY (25%) и XX/XY (50%). Три четверти таких химер становятся самцами и одна четверть — самками; гермафродитизм редок (1—2%). Очевидно XY клетки XX/XY химерной гонады выделяют способный к диффузии гормоноподобный фактор, который индуцирует тестикулярный органогенез в окружающих XX клетках (см. Пол).

На агрегационных химерах мыши с использованием различных маркерных генов установлено, что клетки зародыша на стадии морулы обладают тотипотентностью (то есть каждый бластомер способен дать развитие любому клеточному типу). С помощью инъекционного метода показано, что клетки внутренней клеточной массы, из которой возникает эмбрион, сохраняют тотипотентность и на стадии бластоцисты. Каждая из примерно 15 клеток внутренней клеточной массы может дать начало любому из 3 зародышевых листков: эктодерме, мезодерме и энтодерме. Получено много новых данных об особенностях экспрессии генов и клеточных взаимодействиях в онтогенезе млекопитающих. Было установлено, что из более или менее определенного числа клонов клеток возникают зачатки отдельных тканей и органов, что позволило сформулировать теорию клонального развития высших организмов. Опытами с введением в бластоцель стволовых клеток тератокарциномы показано, что если опухолевые клетки в развивающемся эмбрионе находятся в тесном контакте с нормальными клетками, то они теряют свои онкогенные свойства, нормально дифференцируются и дают начало нормальным клеточным системам химерного организма. Эти данные указывают на то, что опухоли могут возникать в результате нарушения экспрессии нормального генома в онтогенезе.

Вторичных химер создают экспериментально путем трансплантации тканей, переливания крови, либо они возникают у млекопитающих в результате спонтанного переноса клеток крови между матерью и плодом или между плодами.

У растительных организмов химер получают путем прививки растения одного вида на другой (например, химеры между черным пасленом и томатом желтым Мичурина, между мушмулой и боярышником и т. д.). Подобным образом химеры были получены и у низших животных, напр, при сращивании гидр разных видов. У холоднокровных животных (рыбы, лягушки, ящерицы) тканевых химер удается получить в результате трансплантации и последующего содержания животных при пониженной температуре (около 10°); при повышении температуры среды до 20° пересаженные ткани подвергаются разрушению. У более высокоорганизованных животных явление клеточного химеризма получить значительно труднее, поскольку оно находится в непосредственной зависимости от иммунологической реактивности организма хозяина (см. Несовместимость иммунологическая). У птиц химер получают путем сращения зародышей и последующей пересадки тканей между парабионтами (см.).

Получение клеточного химеризма у млекопитающих связано с индукцией в организме хозяина состояния иммунол. безответности по отношению к чужеродному клеточному материалу (см. Трансплантация костного мозга). В основе формирования конфликтных отношений между организмом реципиента и генетически чужеродными клетками трансплантата лежат закономерности иммунологии (см.) и иммуногенетики (см.).

Библиогр.: Зотиков Е. А. Антигенные системы человека и гомеостаз, М., 1982; Киндяков Б. Н., Конюхов Б. В. и Малинина Н. А, Изучение экспрессии мутантных генов у агрегационных химер мыши, I. Ген white, Онтогенез, т. 15, № 2, с. 153, 1984; Косяков П. Н. Изоантигены и изоантитела человека в норме и патологии, М., 1974; Куприянов С. Д. и Конюхов Б. В. Изучение экспрессии мутантных генов у агрегационных химер мыши, 2. Ген dominant cataract-Fr, Онтогенез, т. 15, № 4, с. 348, 1984; Мак-Ларен Э. Химеры млекопитающих, пер. с англ., М., 1979; Маянский Д.Н. и Каулен Д. Р. Трансплантационная болезнь, Новосибирск, 1978; Петров Р. В. Иммунология и иммуногенетика, М., 1976; Снелл Д ж., Доссе Ж. и Нэтенсон С. Совместимость тканей, пер. с англ., М., 1979; Фонталин Л. Н. и Певницкий Л. А., Иммунологическая толерантность, М., 1978; Fehilly С. В., Willadsen S. М. a. Tucker E. М. Interspecific chimaerism between sheep and goat. Nature (Lond.), v. 307, p. 634, 1984; Meinecke-Tillmann S. a., Meinecke B. Experimental chimae-ras-removal of reproductive barrier between sheep and goat, ibid., p. 637; Owen R.D, Immunogenetic conseguences of vascular anastomoses between bovine twins, Science, v. 102, p. 400, 1945; он же, Erythrocyte mosaics among bovine twins and quadruplets, Genetics, v. 31, p. 227, 1946.

E. А. Зотиков, Б. В. Конюхов.