Kimærer (biologi): Definition, typer og mikrochimerisme

Kimærer (biologi): Lær om definition, typer (dispermiske vs mosaikker), mikrochimerisme, årsager, biologisk betydning og kliniske implikationer.

En kimær eller chimære er en enkelt organisme (normalt et dyr), der består af to eller flere populationer af genetisk forskellige celler. De forskellige celletyper kan stamme fra forskellige befrugtede æg eller fra samme zygote efterfølgende ændringer i nogle celler.

Typer af kimærer og forskellen til mosaik

Når de genetisk forskellige celletyper stammer fra to eller flere forskellige befrugtede æg eller tidlige embryoner, kaldes organismen en dispermisk kimær (ofte også tetragametisk kimær, hvis to zygoter er involveret). Hver cellepopulation bevarer typisk sin egen fænotype, så den færdige organisme kan være en synlig blanding af de oprindelige egenskaber.

Hvis de forskellige cellelinjer derimod opstår fra mutationer eller epigenetiske forskelle i celler af samme zygote, kaldes tilstanden en mosaik. Forskellen er altså, om variationen oprinder fra flere zygoter (kimær) eller fra samme zygote (mosaik).

Mikrochimerisme

Mikrochimerisme er en variant, hvor værtens organisme indeholder et relativt lille antal genetisk forskellige celler. Dette kan opstå ved blodtransfusioner, transplantationer eller ved den naturlige celleudveksling mellem mor og fostre under graviditet. Celler fra fosteret kan krydse moderen og omvendt; disse fremmede celler kan nogle gange overleve i årevis og endda indgå i vævsreparation.

Hvordan opstår kimærer?

• Sammenvoksning af to tidlige embryoner: To befrugtede æg smelter sammen i de første celledelinger og danner én organisme med celler fra begge oprindelser.
• Transplantationer eller transfusioner: Donorceller kan kolonisere modtagerens væv og skabe en chimær situation, især efter knoglemarvstransplantation.
• Maternal–fetal celletrafik: Under graviditet passerer celler mellem mor og foster i begge retninger, hvilket kan føre til varig mikrochimerisme.
• Laboratorie- eller forsøgsmetoder: I forskning laves kimærer bevidst, f.eks. ved at indføre embryonale stamceller i et dyr for at studere celleudvikling eller lave genetisk modificerede modeller.

Eksempler og forekomst

Kimærer findes i naturen og i laboratoriet. Klassiske eksempler omfatter dyr, hvor embryoner fra forskellige arter eller individer er blevet forenet (fx visse eksperimentelle får/ged-kimærer kaldet "geep"). I forskning fremstilles musekimærer rutinemæssigt ved at indsætte embryonale stamceller i et embryo for at studere genfunktion eller lave knock-out-modeller.

I mennesker er kimærisme sjældent men veldokumenteret: tilfælde af tetragametisk kimærisme, kimærisme efter knoglemarvstransplantation, og mikrochimerisme efter graviditet eller blodtransfusion er beskrevet. Kimærisme kan desuden skabe uventede resultater i faderskabstest og genetisk diagnostik.

Epigenetiske kimærer

For nylig er der blevet opdaget epigenetiske kimærer i musemodeller. Her er cellerne genetisk identiske, men de udviser forskellige genudtryksmønstre på grund af forskelle i epigenetiske markører (fx DNA-methylering eller metyleringsmønstre). Sådanne epigenetiske forskelle kan føre til forskellig celletype eller fænotype uden ændring i sekvensen af arvematerialet.

Påvisning og diagnostik

Kimærisme påvises ved en række metoder afhængig af situationen:

• DNA-analyse (STR-profilering) kan afsløre tilstedeværelsen af to forskellige genetiske profiler i samme individ.
• FISH (fluorescens in situ hybridisering) og kromosomanalyse kan vise celler med forskellige karyotyper, f.eks. i kønskromosomer.
• Biopsier og vævsprøver kan vise, at forskellige væv består af celler med forskellig oprindelse.
• Ved mikrochimerisme kan særligt følsomme metoder som qPCR eller sekventering detektere lave niveauer af fremmede celler.

Klinisk betydning og konsekvenser

Kimærisme har flere praktiske og medicinske implikationer:

• Transplantationsmedicin: Efter knoglemarvstransplantation kan donorceller dominere blodproduktionen — dette er en form for ønsket chimær situation, men kan også føre til komplikationer som Graft-versus-Host-sygdom.
• Autoimmune sygdomme: Der er forskning, der forbinder mikrochimerisme med både øget og nedsat risiko for visse autoimmune tilstande; mekanismerne er komplekse og ikke fuldt ud forståede.
• Genetisk testning: Kimærisme kan give forkerte resultater i faderskabsprøver eller i prænatale/forensic analyser, hvis prøvematerialet ikke repræsenterer individets dominante cellelinje.
• Reproduktion og graviditet: Moder–foster-microchimerisme kan påvirke immunologisk tolerance mellem mor og barn og potentielt påvirke senere graviditeter eller helbredstilstande.

Etiske og praktiske overvejelser

Kimærisme rejser særlige spørgsmål inden for forskning, medicin og lovgivning. I forskning kræver skabelsen af kimærer etiske overvejelser omkring dyrevelfærd og — ved humanrelevante modeller — grænserne for embryoeksperimenter. Klinisk kan uventet kimærisme komplicere genetiske diagnoser og juridiske spørgsmål om slægtskab.

Opsummering: Kimærer er organismer med celler af forskellig genetisk oprindelse. De kan være resultatet af sammensmeltede embryoner, transplantationer eller celler, der migrerer mellem mor og foster. Mikrochimerisme og epigenetiske kimærer udvider forståelsen af, hvordan forskellige cellelinjer kan sameksistere i én krop, med betydning for både basalbiologi, klinisk medicin og etik.

Spørgsmål og svar

Spørgsmål: Hvad er en chimaera i biologien?

Q: Hvordan opstår kimærer?

Sp: Hvad er dispermiske kimærer?

Spørgsmål: Hvordan dannes dispermiske kimærer?

Spørgsmål: Hvordan opfører de forskellige cellepopulationer i en dispermisk kimære sig?

Spørgsmål: Hvad er mikrochimerisme?

Spørgsmål: Hvad er epigenetiske kimærer?

Søg efter bogstav