Kimeera (geneetika): määratlus, tüübid ja mikrokimeerism
Kimeera (geneetika): määratlus, tüübid ja mikrokimeerism — kuidas tekivad kimäärad, mõju tervisele, näited ning diagnostika kiire ja selge ülevaade.
Kimeera (ka kirjutatakse kimaera) on üks organism — tavaliselt loom —, mis koosneb kahest või enamast geneetiliselt erinevast rakutüübist. Need erinevad rakud võivad pärineda erinevatest viljastatud munarakkudest või zügootidest. Kimeeria tekib siis, kui kaks või enam viljastatud munarakku või varajast embrüot sulanduvad üheks organismiks või kui rakkude jagunemise käigus tekib geneetiline erinevus sama algzügooti järglaserakkudes.
Erinevatest viljastatud munarakkudest pärinevaid kimäärasid, mis on omavahel kokku sulanud, nimetatakse dispermilisteks kimääradeks. Kui seevastu geneetiliselt erinevad rakutüübid pärinevad samast zügoote'ist, nimetatakse organismi mosaiiks. Mosaiikne organism erineb kimeerast selle poolest, et allikaks on üks munarakk (üks zügoot), mitte kaks eraldi viljastatud munarakku.
Tüübid ja tekkemehhanismid
- Tetragametiline (dispermiline) kimeeria: tekib kahe või enama viljastatud munaraku kokku sulandumisel embrüonaalses varases staadiumis — tulemuseks organism, mille erinevates kudedes on erinev genotüüp.
- Mosaiiklus: tekib hilisemas arenguetapis, kui algselt üks zügoot saab mutatsioone või kromosoomide jaotuse rikkumisi, mis tekitavad genetiiliselt erinevaid rakkude klastreid.
- Mikrokimeerism: peremehel on väga väike osakaal võõrast geneetilisest materjalist pärinevaid rakke — seda kirjeldatakse allpool eraldi.
- Eksperimentaalsed ja interspetsiesed kimeerad: laboris valmistatakse vahel chimeeriaid, nt hiire ja teiste liinide kombineerimisel või inimrakkude lisamisel loomade embrüodesse teadusuuringute eesmärgil.
Mikrokimeerism
Mikrokimerism on kimeerismi vorm, mille puhul peremees kannab väikest hulka geneetiliselt erinevaid rakke. See on tavaline nähtus pärast vereülekandeid või siirdamisi, kui doonori rakud jäävad vastuvõtja organismi püsima. Samuti tekib see sageli raseduse ajal: ema saab lootelisi rakke ja loode emalt pärinevaid rakke, sest ema ja loote vahel toimub kahesuuniline rakkude liikumine. Mikrokimeerilised rakud võivad mõnikord püsida aastakümneid ning neil on uurimisel tähtsus autoimmuunhaiguste, rinnavähi ja kudude taastumise puhul.
Milliseid nähtuseid ja märke võib kimeeria tekitada?
- Värvimuutused ja fenotüübi lõhe — kimeera võib ilmneda näiteks kahe eri värvusega karva- või nahaalade kujul, sest iga rakupopulatsioon säilitab oma fenotüübi.
- Meditsiinilised ja diagnostilised komplikatsioonid — kimeerism võib segadust tekitada DNA-põhistes testides (perekonnasuhted, forensika) või põhjustada, et erinevates kudedes on erinevad kromosoomikoopiad.
- Sihipärased tagajärjed siirdatutele — vere- või organisiirdamise kontekstis võib mikrokimerism mõjutada immuunvastust nii tolerantsuse kui ka rejectioni kaudu.
Diagnoos ja uurimismeetodid
Kimeeria tuvastamiseks kasutatakse mitmeid meetodeid:
- STR-analüüs (lühikesed tandemide kordused) ja muu DNA-genotüpiseerimine, mis näitab eri koeproovide erinevaid genotüüpe.
- Kariotüüpimine ja FISH (fluorestsents in situ hibridiseerimine) kromosoomsete erinevuste nägemiseks.
- Immunohistokeemia ja histoloogilised uuringud erinevate rakutüüpide paiknemise ja funktsiooni hindamiseks.
Tähtsus teaduses, meditsiinis ja eetikas
Kimeeria on oluline nii põhi- kui ka rakendusuuringutes: teadlased kasutavad kimeere embrüoloogia, arengubioloogia ja siirdamise tolerantsi uurimiseks. Inimese ja loomade vahelised kimeeriad on avanud võimalusi organite kasvatamiseks ja haigusmudelite loomiseks, kuid tõstatavad olulisi eetilisi küsimusi, eriti kui katse hõlmab inimrakkude lisamist loomembrüodesse.
Lisaks on kirjeldatud seoseid mikrokimeerismiga autoimmuunhaigustes ja vähis, kuid paljud seosed on keerulised ja jätkuvalt uurimuse all. Hiljuti on hiire mudelites avastatud epigeneetilisi kimäärasid, mis näitab, et kimeeria ei piirdu ainult DNA järjestuse erinevustega, vaid võib hõlmata ka erinevat geenide regulatsiooni ja epigeneetilisi mustreid.
Praktilised aspektid
Arstile või geneetikuile on oluline teada kimeeria võimalust, sest see võib seletada ootamatuid laboritulemusi (nt erinevad veresuhkru geneetilised profiilid või segased perekonnaanalüüsid) ning mõjutada ravistrateegiaid. Kui kahtlustatakse kimeeriat, pöörduvad spetsialistid täiendavate genotüüpimise ja histoloogiliste uuringute poole.
Kimeeriline hiir ja selle järeltulijad
Raseduse ajal võib platsenta kaudu toimuda kahepoolne immuunsüsteemi rakkude liikumine. Vahetatud rakud võivad paljuneda ja olla immunoloogiliselt aktiivsed veel kaua pärast sünnitust.
Keemiline kimerism
Sugurakkude kimerism tekib siis, kui organismi sugurakud (näiteks sperma ja munarakud) ei ole geneetiliselt identsed.
Marmosetid sünnitavad peaaegu alati kaksikuid. Nad võivad omada oma (vennas)kaksikõdede sugurakke. Selle põhjuseks on platsenta ühinemine emakas toimunud arengu ajal.
Seotud leheküljed
Küsimused ja vastused
K: Mis on bioloogias kimaera?
V: Kimaera on kahest geneetiliselt erinevast rakust koosnev üksikorganism, tavaliselt loom.
K: Kuidas kimeerad tekivad?
V: Kimeerad võivad pärineda kahest eraldi viljastatud munarakkude või zügoote, mis on kokku sulanud, või samast zügoote, millisel juhul nimetatakse organismi mosaiiks.
K: Mis on dispermilised kimäärid?
V: Dispermilised kimäärad on kimäärad, mis pärinevad erinevatest viljastatud munarakkudest, mis on kokku sulanud.
K: Kuidas tekivad dispermilised kimäärid?
V: Dispermilised kimäärid tekivad vähemalt kahest viljastatud munarakkude või varajase embrüo kokku sulanud embrüost.
K: Kuidas käituvad erinevad rakupopulatsioonid dispermilises kimeeras?
V: Dispermilise kimeera iga rakupopulatsioon säilitab oma fenotüübi ja saadud organism on nende kahe fenotüübi segu.
K: Mis on mikrokimerism?
V: Mikrokimeerism on kimeerismi vorm, mille puhul peremees omab väikest hulka geneetiliselt erinevaid rakke, sageli vereülekande, siirdamise või raseduse tõttu.
K: Mis on epigeneetiline kimeeria?
V: Epigeneetiline kimeeria on hiljuti hiiremudelites avastatud kimeeria, mille puhul mõne raku geneetiline teave on keskkonna poolt muudetud, ilma et DNA järjestus ise muutuks.
Otsige