Kimeera (kimeerisyys) – määritelmä, tyypit ja biologinen merkitys
Kimeera (kimeerisyys) – selkeä määritelmä, kimeerityypit ja niiden biologinen merkitys: disperssit, mosaiikit, mikrokimeerismi sekä vaikutukset kehitykseen ja lääketieteeseen.
Kimeera (kimeerisyys) tarkoittaa yksittäistä organismia, jonka soluissa on ainakin kaksi geneettisesti erilaista solulinjaa. Tavallisesti puhutaan eläinten kimeeroista, mutta ilmiötä esiintyy myös kasveissa ja sienissä. Geneettisesti erilaiset solut voivat olla peräisin erillisistä hedelmöittyneistä munasoluista tai eri zygoteista — tällöin solukot voivat sulautua varhaisessa kehityksessä muodostaen yhtenäisen mutta geneettisesti sekamuotoisen yksilön.
Kun kaksi tai useampi erillistä hedelmöittynyttä munasolua (tai varhaista alkiota) yhdistyy, muodostuvaa yksilöä kutsutaan usein dispersiseksi kimeeraksi. Tällaisten kimeerien eri solupopulaatiot voivat säilyttää omat perintötekijänsä ja näkyä yksilössä esimerkiksi sekoittuneena fenotyyppinä.
On tärkeää erottaa kimeerisyys mosaiikismista: jos eri solulinjat ovat peräisin samasta zygoteista (eli yhden alkion jakautumisen seurauksena syntyneistä soluista, joissa on alun perin sama perimä mutta jotka ovat ajan myötä erilaistuneet), puhutaan yleisesti mosaiikista, ei dispermisestä kimeerasta.
Kimeerityypit ja muodostumistavat
- Tetragameettinen/disperminen kimeera: muodostuu vähintään kahdesta erillisestä hedelmöittyneestä munasolusta, jotka ovat fuusioituneet varhaisessa kehitysvaiheessa.
- Mikrokimeerismi: isännällä on pieni määrä geneettisesti erilaisia soluja. Tämä on yleistä esimerkiksi verensiirtojen, elinsiirtojen tai raskauden yhteydessä, kun äidin ja sikiön välillä tapahtuu kaksisuuntaista solujen vaihtoa.
- Somatinen kimeerismi: syntyy esimerkiksi solunsiirtojen, kantasolusiirtojen tai kasvainten seurauksena, jolloin tietyt kudokset voivat koostua useamman perimän soluista.
- Tutkimus- ja keinotekoiset kimeerat: laboratoriossa voidaan luoda kimeerisiä eläimiä esimerkiksi kehitysbiologian tutkimusta tai elinsiirrekehitystä varten (esim. eläin–ihminen -kimeerat organontuotannossa).
- Epigeneettiset kimeerat: viime aikoina hiirimalleista on löydetty epigeneettisiä kimeerejä, joissa solujen DNA-sekvenssi voi olla sama, mutta epigeneettiset merkit (esim. DNA:n metylaatio) poikkeavat ja johtavat eri solufunktioihin tai fenotyyppeihin.
Miten kimeerisyys näkyy ja miten se diagnosoidaan?
Kimeerisyys voi ilmetä näkyvästi esimerkiksi ihon, karvoituksen tai verilinjojen heterogeenisyytenä (esim. kaksivärisyys tai eri sukupuolta edustavien solujen esiintyminen samassa yksilössä). Joissakin tapauksissa kimeerisyys on täysin piilevää eikä aiheuta ulkoisia merkkejä.
Diagnosointimenetelmiä ovat muun muassa:
- karyotypia ja soluviljelyt (erilaiset kromosomilinjat);
- DNA-profiilitusmenetelmät kuten STR-analyysi tai SNP-mikrosirut (paljastavat eri perimät veressä tai kudoksissa);
- FISH-tekniikat ja immunohistokemia (erilaisten solulinjojen paikallistamiseen kudoksissa).
Biologinen ja lääketieteellinen merkitys
Kimeerisyydellä on useita seuraamuksia:
- Immunologiset vaikutukset: eri perimät voivat johtaa immuunivasteiden muutoksiin. Esimerkiksi elinsiirroista syntyvä mikrokimeerismi voi vaikuttaa hyljintäriskiin tai toleranssin muodostumiseen. Raskauden aikainen solujen vaihto saattaa muokata äidin tai lapsen immuunijärjestelmää pitkällä aikavälillä.
- Forensiikka ja oikeudelliset ongelmat: kimeerisyys voi vaikeuttaa DNA-perustaisia henkilöllisyystutkimuksia tai isyystutkimuksia, jos verestä löydetty DNA ei vastaa muiden kudosten DNA:ta.
- Sairaudet ja kliininen ilmaisu: kimeerisyys voi selittää tietyt poikkeavat sukupuolikehityksen tapaukset, iho- tai verilinjojen vaihtelut sekä harvinaisissa tapauksissa vaikuttaa perinnöllisten tautien ilmaantumiseen riippuen siitä, missä kudoksissa mutaatiota kantavat solut sijaitsevat.
- Autoimmuunisairaudet: mikrokimeerien rooli autoimmuunisairauksissa on aktiivisen tutkimuksen kohteena; joissakin yhteyksissä on ehdotettu että äidistä peräisin olevat solut voivat vaikuttaa tilan syntyyn, mutta syy–seuraussuhteet eivät ole yksiselitteisiä.
Tutkimus ja sovellukset
Kimeeroita hyödynnetään tutkimuksessa esimerkiksi seuraavasti:
- kehitysbiologian malleina (esim. hiiren kimeerat auttavat jäljittämään solujen kohtaloa ja erilaistumista);
- koeviljelmien avulla testataan solusiirtojen, kantasolujen ja solulinjamuotojen vaikutuksia;
- ihmis-elaimen kimeerejä tutkitaan mahdollisuutena tuottaa elimiä siirrettäväksi ihmisille, mutta tämä herättää sekä teknisiä että eettisiä kysymyksiä.
Eettiset ja käytännön kysymykset
Keinotekoinen kimeerien luominen (erityisesti ihmis- ja eläinkudosten yhdistäminen) herättää merkittäviä eettisiä, oikeudellisia ja sosiaalisia kysymyksiä: minkälaiset tutkimukset ovat hyväksyttäviä, miten suojellaan eläinten ja ihmisten hyvinvointia, sekä miten mahdolliset seuraukset ja riskit arvioidaan ennen kliinisiä sovelluksia.
Yhteenveto
Kimeerisyys on monimuotoinen ilmiö, jossa yksi yksilö koostuu kahdesta tai useammasta geneettisesti erilaisesta solulinjasta. Se voi syntyä luonnollisesti alkionkehityksen aikana, raskauden tai siirtojen seurauksena tai syntyä laboratorio-olosuhteissa. Kimeerisyydellä on merkitystä sekä perinnöllisyyden ja kehityksen ymmärtämisessä että kliinisissä ja forensiikan tilanteissa, ja sen tutkimus jatkuu aktiivisesti uusien teknologioiden ja eettisten keskustelujen myötä.
Kimeerinen hiiri ja sen jälkeläiset
Raskauden aikana immuunisolujen kaksisuuntainen liikenne voi tapahtua istukan kautta. Vaihdetut solut voivat lisääntyä ja olla immunologisesti aktiivisia vielä pitkään syntymän jälkeen.
Sukusolujen kimerismi
Sukusolujen kimerismiä esiintyy, kun organismin sukusolut (esimerkiksi siittiö- ja munasolut) eivät ole geneettisesti identtisiä sen omien sukusolujen kanssa.
Marmosetit synnyttävät lähes aina kaksoset. Niillä voi olla (kaksos)kaksosveljiensä sukusoluja. Tämä johtuu istukan sulautumisesta kohdussa tapahtuvan kehityksen aikana.
Aiheeseen liittyvät sivut
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on kimeera biologiassa?
A: Kimaira on kahdesta geneettisesti erilaisesta solusta koostuva yksittäinen organismi, yleensä eläin.
K: Miten kimeerat syntyvät?
V: Kimeerat voivat syntyä kahdesta erillisestä hedelmöittyneestä munasolusta tai zygootista, jotka ovat sulautuneet yhteen, tai samasta zygootista, jolloin organismia kutsutaan mosaiikiksi.
K: Mitä ovat dispermiset kimeerit?
V: Dispermiset kimeemiat ovat kimeemioita, jotka ovat peräisin erillisistä hedelmöittyneistä munasoluista, jotka ovat sulautuneet yhteen.
K: Miten dispermiset kimeerit muodostuvat?
V: Dispermiset kimeerit muodostuvat vähintään kahdesta hedelmöittyneestä munasolusta tai varhaisesta alkioista, jotka ovat sulautuneet yhteen.
K: Miten dispermisen kimeeran eri solupopulaatiot käyttäytyvät?
V: Dispermisen kimeeran kukin solupopulaatio säilyttää oman fenotyyppinsä, ja tuloksena syntyvä organismi on näiden kahden fenotyypin sekoitus.
K: Mitä on mikrokimeerismi?
V: Mikrokimeerismi on kimeerismin muoto, jossa isännällä on pieni joukko geneettisesti erilaisia soluja, usein verensiirron, elinsiirron tai raskauden seurauksena.
K: Mitä ovat epigeneettiset kimeerit?
V: Epigeneettiset kimeerit ovat hiirimalleissa äskettäin löydettyjä kimeerejä, joissa ympäristö muuttaa joidenkin solujen geneettistä tietoa muuttamatta itse DNA-sekvenssiä.
Etsiä