בעל חיים כימרי הוא בעל חיים שרקמותיו משלבות חומר תורשתי משני יצורים או יותר. ההשראה לשם באה מהמיתולוגיה היוונית, שם כימרה הייתה מפלצת בעלת גוף של עז, ראש של אריה ונחש במקום זנב. בטבע, כל הכימרות הן מאותו מין ביולוגי: למשל בעל חיים שמסיבה כלשהי ספג לתוכו במהלך ההיריון את אחיו או אחותו התאומים. במעבדה אין מגבלה כזו, ובעבר כבר יצרו חוקרים עכברים עם תאים של חולדה ולהפך, וגם עוברי חזירים וכבשים עם אחוז זעיר של תאי אדם. אבל יצירת כימרות של בעלי חיים קרובים יותר לאדם, כמו קופים, התבררה כקשה יותר. במחקר חדש, מדענים הצליחו לגדל קוף כימרי ששני שליש מהתאים שלו מקורם בתאי גזע מהונדסים – ושיעורם ברקמות השונות נע בין 20 ל-90 אחוז מהתאים. זו הפעם הראשונה שהצליחו ליצור קוף כימרי ברמת מורכבות כזאת.
כדי ליצור בעל חיים כימרי במעבדה, מזריקים תאי גזע עובריים לתוך עובר שנמצא בשלב מוקדם מאוד בהתפתחותו, שבו מספר התאים הכולל שלו הוא בין 16 ל-64. תאי גזע עובריים הם תאים שעדיין לא התקבעו על התמחות אחת סופית, כמו תא שריר או תא עור, ויכולים להתפתח (להתמיין) למגוון רב של סוגי תאים ורקמות. אחת המטרות העיקריות ביצירת בעלי חיים כימריים היא לפתח כך בעלי חיים שמשולבים בהם תאי אדם ברקמה או איבר מסוימים, על מנת שישמשו לחקר מחלות של בני אדם וליצירת איברים להשתלה שייקלטו בהצלחה בגוף האנושי. אולם לשם כך נדרש שיעור גבוה של כימריות, כלומר שרוב התאים ברקמה יהיו תאי אדם. המטרה הזאת עדיין לא הושגה.
כשלב ביניים בדרך לשילוב תאי אדם בקוף, ניסו חוקרים בשנים האחרונות ליצור כימרות של קופים עם תאי גזע מהונדסים של קוף אחר מאותו מין. במחקר מ-2018 שילבו חוקרים מסין תאי גזע כאלו בעוברים של קופי מקוק ארוך זנב (Macaca fascicularis). כדי שאפשר יהיה לזהות את התאים שהתפתחו מתאי הגזע המושתלים, הנדסו אותם כך שייצרו חלבון פלואורסצנטי ירוק (GFP). רוב העוברים לא שרדו את ההיריון, אך נקבה אחת נולדה בכל זאת, והיו בה תאים מהונדסים, אם כי בשיעור נמוך של בין 0.1 אחוז ל-4.5 אחוזים, בהתאם לרקמה.
כדי ליצור בעל חיים כימרי במעבדה, מזריקים תאי גזע עובריים לתוך עובר שנמצא בשלב מוקדם מאוד בהתפתחותו. הפקה של תא גזע מתוך עובר צעיר | Shutterstock, Juan Gaertner
הצלחה נדירה
במחקר חדש, שפורסם בכתב העת Cell, השיגה קבוצת חוקרים נוספת מסין הצלחה משמעותית בניסוי דומה, אך הפעם עם שלב מקדים נוסף. גם הם הזריקו לעוברי הקופים תאי גזע של קוף מאותו מין, מהונדסים כך שייצרו חלבון פלואורסצנטי ירוק, אך לפני כן בחנו חמישה מצעי גידול אפשריים, במטרה למצוא מצע אופטימלי שיעזור להכין את התאים להשתלה. כשהשתמשו בהליך הרגיל, שכבר נוסה במחקרים קודמים, נמצא בכל המצעים שרוב התאים הירוקים נעלמו מהעובר, וכנראה מתו, זמן קצר אחרי הזרקתם לעובר. על כן בחנו החוקרים שישה הליכי הכנה אחרים, עם תנאי גידול אחרים לעוברים לפני מתן הזריקה, שינוי בכמות התאים המוזרקים ועוד. הפרוטוקול שהניב את העוברים המפותחים ביותר, עם הכי הרבה תאים ירוקים, היה זה שנבחר לבסוף לניסוי.
החוקרים יצרו 74 עוברים כימריים והשתילו אותם ברחמן של 40 קופות מקוק. 12 מהן הרו, ומהן שש הפילו בשלבי הריון מוקדמים או מאוחרים ושש ילדו ולדות חיים בניתוח קיסרי או לידה רגילה. מתוך ארבעה עוברים שנאספו רק לאחד היו תאים מהונדסים ירוקים, ומבין הולדות החיים רק קופיף אחד היה בעל תאים ירוקים. עשרה ימים אחרי הלידה סבל הוולד קשיי נשימה וירידה בחום הגוף, והחוקרים נאלצו להמית אותו.
מבין הוולדות החיים רק קופיף אחד היה בעל תאים ירוקים. הקופיף הכימרי בגיל שלושה ימים, מראה נוכחות של החלבון הירוק | Cell/Cao et al
ברקמות העובר הכימרי שלא השלים את ההיריון היו 18-15 אחוזים של תאים שמקורם בתאים המהונדסים המושתלים. ברקמות הוולד החי ההצלחה היה משמעותית הרבה יותר, ושיעור התאים הירוקים נע בין 90 אחוז ברקמות העשירות ביותר בהם, ל-20 אחוז ברקמות הכי פחות כימריות. בממוצע, 67 אחוז מהתאים שנבחנו ב-26 רקמות שונות בגופו היו ירוקים. זה הקוף הכימרי הראשון עם שיעור גבוה כל כך של תאים, והתקווה היא שנוכל ליצור בעתיד כימרות אדם-קוף שבחלק מאבריהן יהיה שיעור דומה של תאי אדם, למטרות מחקר ורפואה.
החוקרים אינם יודעים מדוע בריאותו של הקוף הכימרי הייתה לקויה. בדיקות גנטיות מצאו שהתאים הירוקים, שמקורם בתאי הגזע המהונדסים, צברו כמה שינויים (מוטציות), אולם אף אחת מאלה שזוהו לא מסבירה את הבעיות שמהן הוא סבל.
אף שמידת ההצלחה של ההליך שנבדק בניסוי הייתה נמוכה, ושגם הוולד הכימרי היחיד שהושג לא שרד זמן רב, מדובר בפריצת דרך ביכולתנו ליצור קופים כימריים. החוקרים משוכנעים שהמחקרים הבאים ישפרו מאוד את התהליך, ויפתחו את הדלת לייצור כימרות קוף/אדם לשימוש מחקרי. בנוסף, המחקר פותח את הדלת ליצירת כימרות של קופים עם שינויים גנטיים שקשה ליצור בשיטות העריכה הגנטית הנהוגות כיום. קופים כאלה יוכלו לשמש לחקר מחלות, ולפענוח תהליכים ביולוגיים אחרים אצל בעלי חיים הקרובים לאדם.