Dolly, az első klónozott emlős születése óta már számottevő vízmennyiség vonult le a világ nagyobb folyóin és a birkákon túl sok más faj is klónozásra került, egy dolog azonban nem sokat változott: az emlős klónozáshoz használt technikához logikája.

Emlősöket az ún. szomatikus sejtmagtranszfer (somatic cell nuclear transfer – SCNT) eljárással klónoznak, ami leegyszerűsítve annyit tesz, hogy egy testi (azaz szomatikus) sejtből kiveszik a sejtmagot, s azt egy megtermékenyítetlen petesejtbe juttatják be (amelyből előzőleg kiveszik a benne levő haploid genomot). Az így létrejövő (diploid) sejtet aztán egy kisebb áramütéssel "veszik rá" az osztódásra.

Ez elég egyszerűen hangzik, mégis a klónozás hatásfoka elég kicsinek bizonyult. Ugyanis a testi sejtek már "elkötelezettek", vagyis különböző epigenetikai (a DNS bázissorendjét nem érintő) jeleket hordoznak (pl. metiláció), amelyek a differenciálódásuk során kerülnek beléjük, s amelyek biztosítják, hogy a sejtmagban az adott "sejtsorsra" jellemző gének íródjanak át. Ahhoz, hogy egy ilyen szomatikus sejtmag segítségével életképes klón jöjjön létre, arra van szükség, hogy "átprogramozódjon", vagyis úgy viselkedjen mint egy valóban frissen megtermékenyített petesejt.

Mivel egy-egy sejtvonal differenciálódása során egyre több és több epigenetikai információ kerül a genomba, a "józan paraszti ész" eddig azt diktálta, hogy minnél kevésbé differenciálódott sejtekkel próbálkozzanak klónozás során (hiszen elvileg annál könnyebb az "újraprogramozás"). A logika annyiban működött, hogy embrionális őssejteket használva egészen jó hatásfokot sikerült elérni. Ez azonban nyilván különbözik a klasszikus klónozástól, hiszen egy mindössze néhány sejtes embriót használnak fel (ahol a sejtek többsége még nem igazán köteleződött el semerre) s nem egy kifejlett egyed valamelyik sejtjét. Utóbbiak esetében a hatásfok néhány százalék maradt, pedig igyekeztek a legelkötelezetlenebbnek tartott felnőtt őssejteket (adult stem cell) használni az eljárás során.

A Nature Genetics-ben megjelenő tanulmány szerint a rossz hatásfok oka az, hogy a "józan paraszti ész" ez esetben bedobta a törülközőt. A felnőtt őssejtek nem hogy nem pont olyanok mint az embrionálisak (legalább is a klónozhatóság szempontjából), de még valamiért kifejezetten klónozás-ellenesek is. A vérsejt differenciálódás különböző stádiumaiban levő sejtek klónozási potenciálját vizslantva a szerzők arra jutottak, hogy érdekes (és abszolút nem várt) módon minnél inkább elkötelezett egy sejt, annál jobban klónozható. Míg hematopoetikus őssejteket (HSC) használva max. 8%-os sikerig lehetett eljutni, addig a kifejlett granulocitákkal (egy fehérvérsejt típus) ez az arány 35%-ot (!!) ért el. 

A "miért"-re egyelőre nincs pontos válasz, de egy magyarázat az lehet, hogy a felnőtt őssejtekben olyan gének íródhatnak át, amelyek segítik ugyan az őssejtet saját feladatainak teljesítésében, de kifejezetten megnehezítik az "újraprogramozását" klónozás esetén. A jó (és aktuális) kérdés ez esetben, hogy melyek lehetnek ezek a gének…? 

Sung, L-Y, Gao, S, Shen, H, Yu, H, Song, Y, Smith, SL, Chang, C-C, Inoue1, K, et al. (2006) Differentiated cells are more efficient than adult stem cells for cloning by somatic cell nuclear transfer. Nat Gen doi:10.1038/ng1895

Húsevő vegák. Lehet, hogy hamarosan ez a ma még oximoronnak tetsző kifejezés köszönt vissza az újságok lapjairól. A biotechnológia fejlődésével ugyanis nemcsak arra nyílik lehetőség, hogy szervátültetésekhez "termeljünk" őssejtek segítségével labor edényekben szerveket, hanem arra is, hogy vaskos izomkötegeket (kvázi színhúst) hozzunk létre.

Bár az eljárás még nem teljesen kiforrott, vannak bíztató jelek, hogy néhány év múlva akár már a boltokban is találkozhatunk olyan felsállal, melynek a (genetikai) gazdája még valahol vígan legel. Így aztán túl lehet lépni a vegetariánus tábor nagy részének etikai dilemmáján (értsd: nem eszünk olyasmit, ami miatt le kell vágni aranyos bocikákat), hiszen megfelelő marha- (sertés, juh, csirke, stb.) őssejtvonalak izolálása után, fermentorokban állítható elő ipari mennyiségben a bélszín, mell és tarja.

S bár ettől még valószínűleg továbbra is megmarad a "háztáji" húsok (ínyenc ill. biotechnológiától idegenkedő) piaca, de az új technológiával talán könnyebben elkerülhetőek lesznek a fertőzések, megszűnnek a durván túlzsúfolt, ipari tenyésztésre berendezkedett állatfarmok, és akár arra is lehetőségünk nyílhat egy nap, hogy olcsón és bűntudat nélkül fogyasszunk koala hátszínt, orrszarvú csülköt vagy éppen jegesmedve talpat.

Forrás: The Economist – Technology Quarterly melléklete

A klímaváltozás egyre inkább érezteti jelenlétét mindennapjainkban. Lassan közhelyszámba megy, hogy a fogyó gleccserek, szélsőséges időjárás, pusztuló állatfajok mind magukon viselik a globális felmelegedés bélyegét (esetleges szkeptikusoknak ajánlom a már Európában is vetített Al Gore filmet), de ami kevésbé tudott, hogy a szóbanforgó globális jelenség lassan, de biztosan nyomot hagy az állati genomokban is.

A hatvanas évek óta ismert, hogy a Drosophila pseudoobscura nevű muslicafaj genetikai állományában megfigyelhető kromoszóma átrendeződések gyakorisága korellál a földrajzi szélességgel, azaz a klímával. Minnél melegebb van valahol, annál nagyobb az ott élő D. pseudoobscura populációkban a kromoszóma átrendeződések gyakorisága. Az azonban csak most derült ki, hogy az elmúlt évtizedekben egyes területeken élő populációkon belül is egyre gyakoribbak lettek ezek az átrendeződések, ami egyértelműen utal a szóbanforgó helyszínek átlaghőmérsékletének emelkedésére.

Balanyá, J, Oller, JM, Huey, RB, Gilchrist, GW, Serra, L (2006) Global Genetic Change Tracks Global Climate Warming in Drosophila subobscura. Science 313: 1773-1775.

Bár nem egy "hiányzó láncszem" és koránt sem mérhető Lucy, a leghíresebb Australopithecus afarensis megtalálásának szenzációjához, a mai Nature-ben publikált új fosszília azért közel sem tekinthető unalmas bóvlinak.

Zeresenay Alemseged, a lipcsei Max Planck Intézet munkatársa az etiópiai Dikika közelében talált DIK-1-1 leletre. A Salem becenévre keresztelt fosszília egy 3.3 millió éve a földben nyugvó kb. 3 éves hominda gyerek maradványa (fiatal kora miatt a világsajtóban "Lucy gyermekeként" terjedt el, ami persze finoman szólva is költői túlzás), s egyszersmint az eddigi legteljesebb A. afarensis lelet.

Az Australopithecusok a legrégebbi (ismert) hominid emberősök, amelyek felépítésében érdekesen keverednek az emberi és az emberszabású majom vonások.

Salem maradványaival sincs ez másképp: egyszerre láthatjuk nyomait a rendszeres kétlábon járásnak (ez a talp szélességében nyilvánul meg), és a fán való életnek. A váll csontozata a gorillákéra emlékeztet és arról árulkodik, hogy a gazdája gyakran nyújtotta felfele a kezét, ami a kapaszkodás biztos jele, és ezt látszanak alátámasztani a hosszú ujak is.

A fiatal Australopithecusnak, amelyet feltehetően egy hirtelen árvíz temetett el, még csak a tejfogai fejlődtek ki, de CT segítségével az állkapocs mélyén meghúzódó valódi fogakat is meg lehetett pillantani. Ezek morfológiája alapján valószínűsíthető, hogy egy kislányról van szó.

A hangképzés szempontjából fontos hyoid csont Salem esetében leginkább a gorillák és csimpánzok azonos csontjára emlékeztet, megerősítve azt az álláspontot, hogy az A. afarensis még nem beszélt (legalább is nem kommunikált a "beszéd" a szó mai értelmében).

Talán a lelet legérdekesebb része az agy mérete. Gyerekről révén szó önmagában nem meglepő, hogy ez valamivel kisebb mint egy kifejlett állaté. De míg csimpázok esetében, egy három éves fiatal állat agya kb. 90%-a a felnőttekének, addig Salem esetében ez az arány csak 63-88%-ra tehető. Vagyis lényegesen kisebb, ami azonban arról árulkodik, hogy az Australopithecusoknak elhúzódó gyermekkoruk volt, ami viszont már jellegzetes emberi vonás.

Részletekért lásd még a Nature témának szentelt különoldalát és a Scientific American interakív grafikáját itt.

Alemseged Z, Spoor F, Kimbel WH, Bobe R, Geraads D, Reed D, Wynn JG (2006) A juvenile early hominin skeleton from Dikika, Ethiopia. Nature 443: 296-301.

Reggel a szokásos blogok végifutása közben futottam bele egy postba, amely igen jól rámutat arra, mennyire nem esett le az értelmes tervezés (ID) rajongótáborának még mindig, hogy mi is a baj az "elméletükkel".

William Dembski (ID tótumfaktum no. 1) blogjának egyik hozzászólója az ID mozgalom harcosait korunk Semmelweis Ignácaiként igyekszik beállítani. (Akinek nem lenne világos a hasonlat oka: Semmelweis először jött rá arra, hogy nem biztos, hogy egészséges, ha a medikusok hullaboncolás után, kézmosás nélkül, egyből szülő anyákban kezdenek turkálni, de a kortárs orvosok nem hittek neki, s "az anyák megmentője" végül bolondokházában halt meg.) Maga a technika nem új, Michael Behe (ID tótumfaktum no. 2) már próbálkozott Galileo köntösében tetszelegni, de kicsit nagy volt rá a kabát…

Mindkét esetben ugyanaz alapvető logikai hiba miatt használhatatlan az érvelés. Mind Galileo, mind Semmelweis esetében állításaik ellenőrizhetősége, ill. kísérleteik megismelhetősége oszlatta el végül a kritikusok érveit és kételyeit. Ezzel szemben az ID mozgalom máig nem volt képes egy tudományos gonolatrendszerrel előrukkolni, olyan elméletet ajánlani, ami kísérletesen (megismételhető módon) tesztelhető lenne. S amíg ez nem sikerül, addig nem is lesznek komolyan vehetők.

Az ötlet mindig is viszonylag egyszerűnek tűnt: ha elromlik egy gén, cseréljük ki. Igen ám, de ami szépen fest az elméletben és a papíron számos technikai problémába ütközhet a valóságban.

Ugyanis, ahhoz, hogy egy-egy, az egész szervezetre kiható gén működését kijavítsuk, egyszerre kell két fontos problémával szembenéznünk. Egyrészt általánosságban meg kell oldani a hibátlan gén sejtbe való bejuttatásának kérdését, másrészt azt is biztosítani kell, hogy a beavatkozás eredményeként megfelelő számú sejt fejezi ki az egészséges gént.

Utóbbira ma gyakorlatilag az egyetlen lehetőség, hogy egy olyan – a betegből származó – (felnőtt) őssejtet manipulálunk, amelyet a szervezetbe visszajuttatva képes megtelepedni és folyamatos osztódással számos (génmódosított) utódsejtnek életet adni.

A módosításhoz pedig génmódosított vírusokat használunk. Bár ez az első pillanatban veszélyesnek hangzik, nem szükségszerűen az. Olyan vírusokról van ugyanis szó, amelyekben a saját virulenciájukhoz szükséges géneket az általunk bevinni kívánt egészséges génalléllel helyettesítünk. Így vírus nem tud elszabadulni és szaporodni, de arra képes lesz, hogy (módosított) genomját bejuttassa a sejtbe.

Két főbb víruscsaládot használnak erre a beavatkozásra: adenovírusokat és retrovírusokat. Utóbbiak genomja integrálódik majd a beteg sejtjének DNS-ébe, míg előbbiek örökítőanyaga csak a sejtmagba jut, de nem épül be. Mindkét vírust váltakozó sikerrel használták eddig, de különösen a retrovírusoknál (amelyeket a beépülésük miatt megbízhatóbbnak tartottak) néhány kísérlet eredménye ráirányította a figyelmet arra, hogy milyen veszélyekkel járhat egy ilyen beavatkozás.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Hosszú idő után ismét port vert fel a médiában a H5N1 (madárinfluenza) vírus, ezúttal azért, mert vietnámi betegeket vizsgálva egy oxfordi kutatócsoport arra a következtetésre jutott, hogy a letalitásért részben a beteg immunrendszerének túlpörgése a felelős.

A cikk egyes részletei nem meglepőek, hiszen jobbára csak megerősítenek már ismert tényeket. Ilyenek, hogy a vírus az alsó légutakat szereti megtámadni és lényegesen nagyobb virulenciája van, mint más influenza vírusoknak (azaz gyorsabban szaporodik és nagyobb koncentrációt ér el a beteg szövetekben). Ez utóbbi azonban (és ez az újdonság) egyenes arányban áll azzal, hogy mennyi citokin nevű molekulát termel a szervezet az immunválasz során.

A citokinek hormonszerű molekulák, amelyek az immunválasz során a sejtek közötti kommunikáció fontos szereplői. De akárcsak az emberi társadalomban, ahol a kommunikációnak fontos szerepe van egyes tevékenységek koordinálásban, túl sok utasítás káoszt okozhat. A citokin koncentráció hirtelen megugrását nevezzük "citokin viharnak" és ez az a jelenség ami számos más betegségben (pl. asztma, egyes mérgezések és bakteriális fertőzések) is végzetes lehet. A hirtelen megnövekvő citokin koncentráció eltúlzott duzzadásos reakciót vált ki, ami akár halálosan le is terhelheti a szervezetet.

Bár még nem világos, hogy a H5N1 miként idézi elő ezt a citokin vihart, a felismerés akkor is igen fontos, hiszen így azokon a helyeken, ahol nem telik modern antivirális gyógyszerekre, az immunválaszt kordában tartó szerekkel lehet kezelni a pácienseket.

de Jong, MD, Simmons, CP, Thanh, TT, Hien, VM, Smith, GJD, Chau, TNB, Hoang DM et al. (2006) Fatal outcome of human influenza A (H5N1) is associated with high viral load and hypercytokinemia. Nature Medicine doi:10.1038/nm1477

A kétoldali szimmetriájú állatok (és a jelek szerint nemcsak) minimum két szimmetria tengely mentén oszthatók fel: az egyik a test hosszán végigfutó anterior-posterior (AP) tengely, a másik pedig a hát-has viszonylatban felfedezhető dorso-ventrális (DV) tengely. Az előbbiről már többször írtam a Hox gének kapcsán, most azonban egy kicsit az utóbbival szöszmötölnék.

Míg az AP tengely viszonylag világosan és racionálisan definiálható, addig maga a DV tengely definíciója mindig egy kicsit ad hoc-abb jellegű volt: dorsális oldal mindig a föld felőli (ez általában megegyezik a száj pozíciójával is), a ventrális pedig az ég felőli.

Egy ilyen definíció alapján, azonban – mint az már a 19. századi zoológusoknak is feltűnt – az ízeltlábúak és a gerincesek között egy érdekes ellentét van: előbbieknek dorsális központosított idegrendszere és ventrális szíve van, míg utóbbiaknak éppen fordítva. Ez a megfigyelés ihlette Étienne Geoffroy St. Hilaire híres "inverziós elméletét", amely szerint a gerincesek őse az evolúció során dorsoventrálisan "megfordult", majd a szája ismét a ventrális oldalra került.

Sokáig úgy tűnt, hogy a molekuláris adatok is egyértelműen alátámasztják a francia zoológus korabeli intuícióját. A DV tengelyt molekulárisan a Bone Morphogenetic Protein (BMP) fehérjék és azokak antagonistái (pl. Chordin, Noggin) közötti kölcsönhatás hozza létre. Az egyik csoport a tengely egyik végén kerül expresszióra, a másik pedig a szemben levő oldalon. Az ízeltlábúaknál a BMP-k dorsálisan vannak jelen, míg anatagonistáik ventrálisan, a gerinceseknél pedig éppen fordított a helyzet, szinte álomszerűen igazolva St. Hilaire-t. Ráadásul ezen két molekulacsoport kölcsönhatása egyértelműen fontos az idegrendszer centralizációjában, így hamarosan szinte tényként volt elkönyvelve, hogy a központosított idegrendszer már a gerincesek és ízeltlábúak közös ősében is fellelhető volt.

A dolgok harmóniájába azonban alaposan bezavart a gerincesek egy távoli rokona, egy félgerinchúros, a Saccoglossus kowalevskii. Ennek a féregre emlékeztető állatnak, ugyanis nincs központosított idegrendszere, csak a bőrében elhelyezkedő idegsejt-hálózat, annak ellenére, hogy a fent említett (molekuláris) DV tengely jelen van. Márpedig ez azt jelenti, hogy vagy valamilyen különös okból "elvesztette" a központosítást (de mivel egyébb vonatkozásokban a DV tengely remekül működik, sokak szerint ez kevéssé valószínű), vagy az csak a félgerinchúros-gerinchúros szétválás után alakult ki az utóbbi vonalban.

Első pillantásra úgy is tűnhet, hogy ha beigazolódna, hogy az újszájúak (gerinchúrosok, félgerinchúrosok, tüskésbőrűek) és ősszájúak (ízeltlábúak és különböző férek) őse mégsem rendelkezett központosított idegrendszerrel, az tudománytörténeti érdekességgé degradálja az egész "inverziós hipotézist". De ha jobban meggondoljuk ez nem törvényszerű.

Ugyanis, bár kétségtelen, hogy kényelmes vele magyarázni az idegrendszer különböző elhelyezkedését, utóbbi nem követelménye az inverziós hipotézisnek. Éppen ezért veti fel Chris Lowe legutóbbi cikkében, hogy lehet, előbb az inverzió következett be és csak ezt követte az idegrendszer centralizációja. S hogy az a két távoli állatcsoportban egyaránt a BMP-Chd tengely mentén következett be, az mindössze azért van, mert a már meglévő DV tengely (amely egyébként a maga módján szabályozza, hogy a félgerinchúrosok bőrében hol milyen típusú idegsejtek keletkezzenek) volt a legkézenfekvőbb módja ezen evolúciós újjítás bevezetésének. (Minthogy az ízeltlábú és gerinces idegrendszer a központosodás kérdésén túl elég sokban különbözik is egymástól, ez egyáltalán nem elképzelhetetlen.)

Bárhogy is van, a legnehezebb kérdés továbbra is nyitott marad: mi miatt történt maga az inverzió …?

Lowe CJ, Terasaki M, Wu M, Freeman RM, Runft L, Kwan K, Haigo S, Aronowicz J, Lander E, Gruber C, Smith M, Kirschner M, Gerhart J. (2006) Dorsoventral patterning in hemichordates: insights into early chordate evolution. PLoS Biol 4(9): e291.
Gerhart J, Lowe C, Kirschner M. (2005) Hemichordates and the origin of chordates. Curr Opin Genet Dev 15(4): 461-467.
Holland ND. (2003) Early central nervous system evolution: an era of skin brains? Nat Rev Neurosci 4(8): 617-627.

Ma is sokat vitatott kérdés, hogy mit éreznek/gondolnak a kómában levő betegek, s hogy egyáltalán éreznek-e valamit. A választ nem teszi könnyebbé, hogy a "kóma" címszó alatt sokfajta különböző súlyosságú tünetegyüttesről beszélhetünk, amelyek az agyi funkciók különböző mértékű hiányára vezethetők vissza.

Legalább is egy esetben azonban úgy tűnik, hogy felfedezhetők a tudat jelei a kóma álarca mögött. A Science-ben egy 23 éves, öt hónapja közúti baleset során kómába eső belga lányt vizsgáltak modern képalkotó eljárásokkal.

Orvosai már korábban felismerték, hogy a beteg agya nem kapcsolt teljesen ki, hiszen különböző részein időnként aktivitást észleltek és az alvás-ébrenlét ciklus is szabályos ütemben zajlik (éppen ezért kb. 20%-os esélyt látnak a gyógyulásra, ami nem elhangyagolható). De a páciens ugyanakkor semmilyen külső jelét nem adta a tudatosságnak, semmilyen reakciót nem lehetett kiváltani belőle. Legalábbis látható reakciót nem. Most azonban azt vizsgálták, hogy milyen agyterületek aktivizálódnak, ha a beteget arra kérik, hogy gondoljon teniszezésre, vagy arra, hogy a lakását végigjárja.

És az aktivitást mutató fMRI kép megdöbbentően hasonló volt, ahhoz amit egészséges emberekben láttak a kontroll kísérletek során. Ez nemcsak azért érdekes, mert ezek szerint a lányt tudata vagy tudatalattija képes volt az utasításokat követni, hanem azért is, mert akár azt is jelentheti, hogy a beteg úgy döntött, közreműködik a kísérletben. Amennyiben ez igaz, akkor azonban az merül fel, hogy miért nem "dönt" úgy, hogy felébred….?

Owen, AM, Coleman, MR, Boly, M, Davis, MH, Laureys, S, Pickard, JD (2006) Detecting Awareness in the Vegetative State. Science 313: 5792.

Az emberszabású majmok és az emberek esetében közismert az utánozási hajlandóság (sőt, a jelek szerint mi magunk méginkább hajlamosak vagyunk erre, mint a csimpánzok). Az utódok szüleik modulatainak, mozgás kombinációinak megismétlésével gyakran olyan hasznos képességeket tanulnak el, amelyek később segíthetik boldogulásukat a populáció szociális hálójában, vagy valamilyen más szempontból könnyítik meg az életüket. Sokak szerint ez az utánozó-hajlam az emberi kultúrák kialakulásának elengedhetetlen feltétele volt.

S bár a komplex viselkedések utánzása, valószínűleg valóban leginkább az ember (és néhány esetben az emberszabásúak) doméniuma, több jel mutat arra, hogy az utánzási kézség már a nem emberszabású majmokban is kódolva van.

A PLoS Biology-ban megjelent cikk pár napos makákók esetében mutat ki "majmolási" hajlandóságot, amely azonban két hetes korra megszűnik. Bár a dolog valóban újdonság, nem teljesen váratlan, hiszen, mint arra a PLoS kommentátora is utal, már korábban ismert volt, hogy a nem emberszabású majmok is rendelkeznek ún. "tükör-neuronokkal" (mirror neurons), olyan különleges sejtcsoportokkal, amelyek nemcsak akkor aktivizálódnak, ha az állat egy adott mozgást végez, hanem akkor is, ha egy társát nézi, amint az a szóbanforgó mozgást végzi (kis túlzással olyan mintha az állat elképzelné, hogy ő mozog). S bár szinte kétségtelen, hogy ezeknek a sejteknek fontos szerepük van az utánzási viselkedés során, pontosan még tisztázandó, hogy pontosan mi a funkciójuk.

Ferrari PF, Visalberghi E, Paukner A, Fogassi L, Ruggiero A, et al. (2006) Neonatal Imitation in Rhesus Macaques. PLoS Biol 4(9): e302.