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10 seltsame Experimente, die Katzen und Mäuse zusammenmischen
Katzen und Mäuse sind vor ungefähr 95 Millionen Jahren auseinandergegangen. In der Natur ist ein Katzemaus-Mashup einfach nicht möglich (außer wenn eine Katze eine Maus mit ihren Zähnen masht, was häufig vorkommt).
Im Labor können die Regeln jedoch etwas gebogen werden. Manchmal ist das Verwischen der Grenze zwischen Katze und Maus unter wissenschaftlichen Gesichtspunkten tatsächlich sinnvoll, obwohl es unter ethischen Gesichtspunkten umstritten sein kann.
10 Hybridembryonen
Eine Katze-Maus-Hybride könnte ein konfliktives Tier sein. Vielleicht würde es seinen eigenen Körper angreifen, um es zu töten. Oder in einem ständigen Zustand der Angst leben, erschreckt durch seinen eigenen Geruch.
Wir wissen es nicht, weil Katz-Maus-Hybride es nicht schaffen, sich auszudrücken. Nicht einmal annähernd. Wissenschaftler konnten jedoch in beiden Richtungen mit diesen Tieren beginnen, indem sie ein Katzei mit Mäusesperma und ein Mäusee mit Katzensperma kombinierten. Nach der Konzeption teilen sich viele dieser Hybriden in zwei Zellen. Einige machen es sogar zu einem fortgeschritteneren Stadium, der Blastozyste.
In der Natur schaffen es Hybride noch nicht so weit. Katzen-Maus-Sex wäre schon wegen des Größenunterschieds eine heikle Angelegenheit. Selbst wenn sie Sex haben könnten, könnten das Ei und das Sperma immer noch nicht verschmelzen. Die Eier werden von einer Schutzschicht umgeben, der Zona pellucida, die das Sperma von nicht verwandten Tieren blockiert.
Im Labor können Wissenschaftler diese Probleme umgehen und das Sperma direkt in das Ei injizieren. Es funktioniert auch, wenn sie die Spermaschwänze abschneiden und nur die Spermienköpfe verwenden. Mit dieser Methode konnten die Wissenschaftler neben Katze und Maus andere Kombinationen ausprobieren. Zum Beispiel haben sie Hamstersperma in Katzeneier gespritzt. Sie haben auch zwei Spermien in dasselbe Mäuseei injiziert: ein Katzensperma plus ein Mäusesperma.
Diese Kombinationen sind auch nicht weit gekommen.
9 Mäuse teilen den Katzenkrebs einer Katze
In der Natur töten Katzen Mäuse mit ihren Zähnen und Krallen. In einer Studie aus dem Jahr 1985 hatte eine Katze jedoch die Chance, auf viel merkwürdigere Weise Schaden zuzufügen. Die Wissenschaftler ernten zunächst Tumore von 30 Katzen, alle Opfer von Brustkrebs. Einige der Katzen, für die noch Hoffnung bestand, wurden einer einfachen Operation unterzogen. Andere wurden eingeschläfert.
Dann injizierten die Wissenschaftler einen speziellen Mäusestamm mit Zellen aus einem Tumor. Diesen Mäusen fehlten zwei wichtige Merkmale. Erstens hatten sie keine Haare, was ihnen den Namen „Nacktmäuse“ einbrachte. Zweitens hatte keine dieser Katzen eine Thymusdrüse, ein Immunorgan in der Brust. Ohne dieses Organ könnten die Mäuse keine T-Zellen bilden.
Da es an T-Zellen fehlte, konnten die Nacktmäuse den transplantierten Krebs nicht abstoßen. Die Katzenzellen nahmen Wurzeln und trennten sich immer wieder, um neue Tumore zu bilden. Bei ausreichender Zeit hätten diese Tumore wahrscheinlich die Mäuse getötet. In diesem Experiment töteten die Wissenschaftler die Mäuse jedoch selbst.
Wenn Krebszellen aus dem Körper genommen werden, können sie manchmal lange in Labors leben. Dies trifft sicherlich auf den Krebs dieser Katze zu, der in einem anderen Papier erschien, das 28 Jahre später veröffentlicht wurde.
Laut der Studie aus dem Jahr 2013 injizierten die Wissenschaftler die Katzenzellen an zwei neuen Orten. Die erste war SCID-Mäuse, ein neuer Stamm, dem auch T-Zellen fehlten. Die zweite waren Hühnereier, speziell auf Membranen außerhalb des Embryos. Bei beiden Arten wuchsen die Zellen zu Tumoren.
Es ist nicht klar, was mit der Katze passiert ist. Es starb wahrscheinlich in den 1980er Jahren an Krebs. Es besteht jedoch eine Chance von außen, dass es sich erholte und sogar einige Jahrzehnte länger lebte. Als das Papier von 2013 veröffentlicht wurde, war die Katze jedoch höchstwahrscheinlich tot.
Aber das ist das Erstaunliche an Zellkultur. Lange nachdem die Jagdtage der Katze vorbei waren, lebte ein Teil des Tieres weiter. Passenderweise verhielt sich dieser Teil wie eine Katze, indem er Mäuse und Jungvögel verwüstete.
8 Mauszellen helfen, einen Katzenvirus zu fangen
HIV infiziert Menschen. FIV, ein verwandtes Virus, infiziert Katzen. In beiden Spezies können infizierte Zellen mit nicht infizierten Zellen fusionieren, um multizelluläre Klumpen, Syncytien genannt, zu bilden, obwohl diese Fusion von der Anwesenheit der richtigen Proteine abhängt.
Wie in einem Papier von 1998 beschrieben, ist CXCR4 ein wichtiges Protein. Die Wissenschaftler erhielten FIV-infizierte Katzenzellen, um Syncytien mit Zellen einer Maus, eines Hamsters und eines Nerzes zu bilden. Der Trick bestand darin, zuerst CXCR4 darin auszudrücken.
Die Wissenschaftler probierten mehrere Arten von CXCR4 aus, darunter eine von einem Menschen und eine von einer Katze. Etwas überraschend funktionierte der menschliche CXCR4 am besten. Durch diese Experimente erstellten die Wissenschaftler mehrere Multispezies-Mashups. In einer Kombination gliederten Mäusezellen, die ein menschliches Gen enthielten, auf Katzenzellen, um einen großen, mit FIV infizierten Blob zu bilden.
7 Cat DNA leuchtet ein Mausherz
In einem Artikel aus dem Jahr 2002 haben Wissenschaftler zwei DNA-Stücke zusammengefügt, die zu weit entfernten Tieren gehörten, ein Glühwürmchen und eine Katze. Die DNA des Leuchtkäfers kodierte für das Luciferase-Gen, wodurch der Leuchtkäfer nachts blinken konnte. Die DNA der Katze war einmal an ein Gen namens NCX1 gebunden worden und enthielt Anweisungen zur Expression von NCX1 im Herzen.
Um diese DNA zu testen, injizierten die Wissenschaftler sie in die Eier einer Labormaus. In einigen Eiern gelang es dieser DNA, sich in das Mausgenom zu winden und sich dort dauerhaft niederzulassen. Fünf dieser gentechnisch veränderten Eier entwickelten sich zu Mäusen. Zwei bekamen Babys, die auch die Glühwürmchen-DNA enthielten.
Die Katzen-DNA begann Befehle in den Herzen dieser Mäuse auszustellen. In seiner natürlichen Umgebung hätte diese DNA den Zellen befohlen, NCX1 herzustellen. Da dieses Gen ausgetauscht wurde, ordnete die Katzen-DNA den Zellen an, stattdessen Luciferase herzustellen.
Wenn die Herzzellen gehorchten, füllten sich die Herzen dieser Mäuse mit Luciferase, ähnlich wie bei Glühwürmchen.Um die Herzzellen tatsächlich zum Glühen zu bringen, entfernten die Wissenschaftler sie aus den Körpern der Tiere, brachen sie auf und fügten ein spezielles Molekül hinzu, das Luciferin genannt wurde. Danach gab es Licht.
6 Ein Cat-Gen blockiert einen Mausvirus
Genauso wie Mausviren in Mauszellen wachsen, wachsen Katzenviren in Katzenzellen. In einer Zeitung aus dem Jahr 1976 mischten Wissenschaftler aus jedem dieser Tiere eine infizierte Zelle. In dieser neuen Katze-Maus-Zelle waren beide Viren viel weniger aktiv. Etwas aus der Zelle jedes Tieres - wahrscheinlich ein Gen - schien das Virus des anderen Tieres zu blockieren.
Das Genom von Katzen und Mäusen ist jedoch groß, was es schwierig machte, entweder das Gen zu bestimmen oder sogar den Täter einzuschränken. Zum Glück waren diese Mash-Up-Zellen instabil. Meist hielten sie an ihren Mäusechromosomen fest, was bedeutete, dass das Mausgen nicht kartiert werden konnte. Viele der Hybriden neigten jedoch dazu, Chromosomen der Katze zu verlieren.
Mit einigen chemischen Tricks konnten die Wissenschaftler nach Hybriden auswählen, die das X-Chromosom der Katze verloren hatten. In diesen Hybriden wurde das Mausvirus wieder aktiv. Von dort aus konnten die Wissenschaftler zeigen, dass sich das Katzenvirus irgendwo auf dem X-Chromosom befand.
5 Schnee-Leopard-Zellen, umgewandelt in einen Mäusekrebs
In einem frühen Embryo sind die Zellen "pluripotent", was bedeutet, dass sie sich in jeden Teil des Körpers entwickeln können. Mit dem Alter des Embryos verschwindet diese Fähigkeit. Leberzellen wirken nur in der Leber und Gehirnzellen nur im Gehirn.
Es ist schwierig, die Uhr zurückzudrehen, um die Pluripotenz zu einer erwachsenen Zelle zurückzukehren, aber die Wissenschaft kann dies, indem sie die Zelle mit neuen Kopien mehrerer Gene transformiert. Nach diesem Transfer wird die Zelle als induzierte pluripotente Stammzelle (iPSC) bezeichnet. Diese Zellen haben viele mögliche Anwendungen. Einige sind medizinisch, während andere bedrohten Arten helfen.
Mit Ausnahme der Hauskatze kämpfen viele Katzenarten. Wenn wir Zellen, die leicht zu bekommen sind, wie Hautzellen, in iPSCs umwandeln können, könnten wir sie auch in Zellen verwandeln, die schwer zu bekommen sind, wie Eier. Mit Eiern könnten wir Embryonen herstellen, die in Leihmütter implantiert werden könnten.
In einem ersten Schritt begannen die Wissenschaftler mit Ohrzellen eines Schneeleoparden. Um diese Zellen in iPSCs umzuwandeln, haben Wissenschaftler ein spezielles Virus entwickelt, das fünf menschliche Gene enthält, die entscheidend dazu beitragen, dass Embryonen sich wie Embryonen verhalten.
Wenn das Virus die Schneeleopard-Zellen infizierte, übertrug es die menschlichen Gene. Um zu bestätigen, dass dieser Transfer funktioniert hatte, injizierten die Wissenschaftler die Schneeleopardzellen in eine lebende Maus, wo die iPSCs des Schneeleoparden einen speziellen Tumor bildeten, der Teratom genannt wurde. In diesem Tumor gab es drei Gewebekategorien, wie sie in frühen Embryonen gefunden wurden: Ektoderm, Mesoderm und Endoderm.
Dies war ein klassisches Verhalten von iPSC und es wurde bestätigt, dass der Transfer der Wissenschaftler funktioniert hatte. Die Wissenschaftler hielten diesen Katzemaus-Mash-up 10 Wochen lang aufrecht. Dann töteten sie die Maus und entfernten den Tumor des Schneeleoparden.
4 Katzenzellen mit Mäusekrebs fusioniert
Um Infektionen zu bekämpfen, stellen viele Tiere verschiedene Formen von spezialisierten Proteinen her, die als Antikörper bezeichnet werden, die an den Eindringling binden und ihn zur Zerstörung markieren. Jede Form wird von einer anderen Art von B-Zellen erzeugt und bindet sich auf eine etwas andere Weise an den Eindringling. Diese Bedingung wird als polyklonal bezeichnet.
Im Labor bevorzugen Wissenschaftler jedoch oft die Arbeit mit monoklonalen Antikörpern, die nur in einer Form vorliegen. Um diese monoklonalen Antikörper herzustellen, fusionieren Wissenschaftler B-Zellen mit Zellen eines Blutkrebses namens Myelom. Diese Fusionen produzieren neue Zellen, die Hybridome genannt werden.
Jedes Hybridom produziert nur einen Antikörper (wie sein B-Zell-Elternteil) und macht viele Kopien von sich selbst (wie sein Myelom-Elternteil). Das Ergebnis ist eine unerschöpfliche Quelle von monoklonalen Antikörpern, die in eine Laborschale eingesetzt werden.
Wenn Wissenschaftler keine Myelomlinie für eine bestimmte Art haben, leihen sie sich ein Myelom von einer zweiten Art wie der Labormaus. Kuh-Maus-, Nerz-Maus- und Ziegen-Maus-Fusionen wurden erfolgreich zur Herstellung von Antikörpern eingesetzt.
Mit diesem Ansatz versuchten die Autoren einer 1993 erschienenen Arbeit, Antikörper gegen Katzen herzustellen, indem sie Zellen aus der Milz von sieben Katzen extrahierten und sie mit zwei verschiedenen Mausmyelomen fusionierten. Diese Fusionen produzierten viele Katze-Maus-Hybridzellen. Jedes enthielt eine Mischung von Chromosomen, und viele waren größer als ihre Stammzellen. Am Ende produzierte jedoch keine der Zellen Antikörper.
Um diesem Misserfolg eine positive Wendung zu geben, schlugen die Wissenschaftler vor, dass es möglich sein könnte, diese Hybriden mit einer anderen Katzenzelle zu fusionieren und eine Maus-Katz-Katzenzelle herzustellen. Möglicherweise würden diese Zellen Antikörper bilden, da dies bereits in Maus- und Humanzellen zur Herstellung von Maus-Mensch-Mensch-Hybridomen erfolgt war.
3 Luchs-Hoden, die auf Mäuse übertragen wurden
Wenn Sie eine Hoden-Transplantation zwischen Arten durchführen möchten, ist die Maus ein beliebter Empfänger. Bits aus den Hoden von Schafen, Hunden und Büffeln, um nur einige zu nennen, wurden alle in Mäuse unter die Haut auf ihrem Rücken transplantiert. In einigen Fällen können funktionelle Spermien von diesen Transplantaten geerntet und zur Herstellung von Tierbabys verwendet werden.
Einer Studie aus dem Jahr 2004 zufolge haben Wissenschaftler jungen Hühnern die Hoden entfernt, in kleine Stücke geschnitten und sie unter die Haut von Mäusen gepfropft. Einige dieser Transplantate überlebten mehr als ein Jahr und einige produzierten reife Spermien.
In einer Arbeit von 2014 erklärten die Wissenschaftler, wie sie diese Technik auf den Iberischen Luchs, eine vom Aussterben bedrohte Katzenart, ausgeweitet haben. Sie ernteten Hoden von sechs Jungtieren, deren Alter von einem sechswöchigen Fötus bis zu einem zwei Jahre alten Subadult reichte.
Am besten funktionierten Testikel aus einem sechs Monate alten Luchs.Nachdem diese Stücke in Mäuse transplantiert worden waren, begannen einige von ihnen mit der Herstellung von Spermien, konnten diese jedoch nicht innerhalb des Zeitrahmens des Experiments abschließen. Sie stellten nur einige primitive männliche Keimzellen her, die als Spermatogonie bezeichnet werden, aber kein reifes Luchssperma.
2 Eierstöcke von Löwen, die auf eine Maus übertragen werden
Eierstöcke können auch in Labormäuse transplantiert werden. Viele verschiedene Arten - darunter Kühe, Elefanten und Wallabys - haben als Eierstockspender gedient. So haben Hauskatzen.
Bei diesen Ovarübertragungen von Katze zu Maus wurden verschiedene Arten von Mäusen verwendet, darunter weibliche Mäuse, deren eigene Eierstöcke entfernt wurden, und männliche Mäuse, die kastriert wurden. Die Nierenkapsel unmittelbar unter der Mäusenniere dient als beliebte Transplantationsstelle.
Laut einer Arbeit aus dem Jahr 2014 haben Wissenschaftler Eierstöcke von Zoolöwen geerntet, sie mit einem Schlaggerät in Stücke geschnitten und mehrere Stücke unter die hintere Haut einer Labormaus transplantiert. Die Eierstockstücke der Löwen wurden vier Wochen in der Maus gehalten. Während dieser Zeit entwickelten sich Teile des Eierstocks weiter, aber nicht genug, um reife Löweier herzustellen.
1 Eine Maus mit dem Immunsystem einer Katze
Das Immunsystem besteht aus verschiedenen Zellen und Organen, die im gesamten Körper verteilt sind, was die Transplantation zu einem komplexen Prozess mit vielen Schritten macht.
Laut einer Arbeit von 1994 haben Wissenschaftler das Immunsystem einer Katze in Mäuse verpflanzt. Sie begannen damit, eintägige Kätzchen von einer infektionsfreien Mutter zu sezieren. Von jedem Kätzchen entfernten sie eine Vielzahl von Körperteilen, von denen bekannt ist, dass sie eine wichtige Rolle im Immunsystem spielen.
Anschließend führten die Wissenschaftler mehrere Transplantationen durch, bei denen eine spezielle Mäusestamm als Empfänger verwendet wurde. Das Immunsystem dieser Mäuse war bereits deaktiviert.
In die rechte Hälfte jeder Maus transplantierten die Wissenschaftler Schnitte aus den Thymusdrüsen der Jungtiere. In die linke Hälfte transplantierten sie Ausschnitte aus den Lymphknoten der Jungtiere. Dann injizierten sie den Mäusen Milz- und Knochenmarkzellen der Jungtiere.
Nach den Operationen und Injektionen waren diese Mäuse durch mehrere Maßnahmen katzenartig. Ihr Blut enthielt Katzen-DNA. Sie begannen, ein Katzen-Immunprotein namens IgG zu produzieren. Und schließlich, wie in einem 1995 veröffentlichten Artikel beschrieben, konnten die Wissenschaftler diese Katzenmäuse mit dem Katzenvirus FIV infizieren.