Chimäre

Chimäre, in der Genetik ein Organismus oder Gewebe, das mindestens zwei verschiedene DNA-Sätze enthält, die meist aus der Fusion möglichst vieler verschiedener Zygoten (befruchtete Eier) stammen ). Der Begriff leitet sich von der Chimäre der griechischen Mythologie ab, einem feuerspeienden Monster, das teils Löwe, teils Ziege und teils Drache war. Chimären unterscheiden sich von Mosaiken, Organismen, die genetisch unterschiedliche Populationen von Zellen enthalten, die aus einer einzelnen Zygote stammen, und von Hybriden, Organismen, die genetisch identische Populationen von Zellen enthalten, die aus einer Kreuzung zweier verschiedener Arten stammen. Zu den verschiedenen bekannten Arten von tierischen Chimären gehören dispermische und Doppelchimären, Mikrochimären sowie parthenogenetische und androgenetische Chimären. (Informationen zum Phänomen in Pflanzen finden Sie unter Chimäre.)

In dispermischen Chimären verschmelzen zwei Eier, die durch zwei Spermien befruchtet wurden, zu einem sogenannten tetragametischen Individuum – einem Individuum, das aus vier Gameten stammt, oder Geschlechtszellen. (Unter normalen Umständen führen zwei befruchtete Eier ohne Zygotenfusion zur Bildung von dizygoten oder brüderlichen Zwillingen.) Dispermischer Chimärismus kann auch auftreten, wenn eine Zygote mit einem befruchteten Polkörper verschmilzt (einer kleinen degenerativen Zelle, die vom Ei produziert wird Zellteilung). Die verschiedenen Gewebe von tetragametischen Chimären bestehen aus Zellen, die von einer oder beiden Zygoten stammen; Während beispielsweise ein Gewebetyp aus Zellen einer Zygote bestehen kann, können andere Gewebe aus Zellen der anderen Zygote bestehen oder können zelluläre Verbundstoffe beider Zygoten sein. Indikationen für einen tetragametischen Chimärismus sind Augen mit unterschiedlicher Farbe, Patchwork-Hautfärbung und mehrdeutigen äußeren Genitalien, was ein Zeichen für Hermaphroditismus ist (mit männlichen und weiblichen Fortpflanzungsorganen). In den meisten Fällen sind jedoch keine Symptome eines tetragametischen Chimärismus zu beobachten, und der Zustand wird nur durch eine umfassende genetische Analyse festgestellt, wenn Standardtests wie Histokompatibilitätstests für die Gewebeanpassung vor der Organtransplantation ungewöhnliche Ergebnisse liefern.

Wenn zwei Zygoten während der Entwicklung keine Fusion eingehen, sondern Zellen und genetisches Material austauschen, werden zwei Individuen oder Doppelchimären produziert, von denen eine oder beide zwei genetisch unterschiedliche Zellpopulationen enthalten. Die bekanntesten Beispiele für Doppelchimärismus sind Blutchimären. Diese Individuen entstehen, wenn sich Blutanastomosen (Verbindungen) zwischen den Plazenten dizygotischer Zwillinge bilden, wodurch der Transfer von Stammzellen zwischen den sich entwickelnden Embryonen ermöglicht wird. Wenn Blutchimärismus männliche und weibliche Zwillinge betrifft, führt die Exposition von Frauen gegenüber männlichen Hormonen zu einem Freemartin-Syndrom, bei dem die Frau maskulinisiert ist; Dies tritt häufig bei Rindern und selten beim Menschen auf. In gleichgeschlechtlichen menschlichen Blutchimären kann Chimärismus durch routinemäßige Blutgruppenbestimmung nachgewiesen werden, wenn unerwartete Ergebnisse zu weiteren genetischen Untersuchungen führen.

Menschliche Mikrochimären entstehen, wenn fetale Stammzellen oder mütterliche Zellen die Plazenta überqueren (fetal- mütterlicher Mikrochimärismus) oder nach Bluttransfusion (transfusionsassoziierter Mikrochimärismus) oder Organtransplantation. Die physiologische Bedeutung des Mikrochimärismus ist kaum bekannt. Während es zum Beispiel einige Hinweise gibt, dass es mit verzögerten Überempfindlichkeits-Immunantworten bei Feten und Müttern verbunden sein kann, haben andere Studien Assoziationen zwischen Mikrochimärismus und Autoimmunerkrankungen und Hautkrankheiten gefunden.

Andere Arten von Chimären umfassen parthenogenetische und androgenetische Chimären. Ersteres kann entstehen, wenn ein durch Parthenogenese (eine Form der asexuellen Fortpflanzung) erzeugtes befruchtetes Ei mit einer normalen Zygote verschmilzt. Die Parthenogenese in der Natur ist im Allgemeinen auf niedere Pflanzen und Wirbellose beschränkt und wird bei Säugetieren durch genomische Prägung (elterlich bestimmte Genexpression) verhindert. Parthenogenetische Chimären von Säugetieren wurden jedoch experimentell entwickelt und werden üblicherweise zur Untersuchung der Entwicklungsgenetik verwendet. Während parthenogenetische Chimären beim Menschen unwahrscheinlich erscheinen, berichteten Wissenschaftler 1995 über einen solchen Fall.

Androgenetische Chimären bestehen aus Zellen, die die normale Kombination von mütterlichen und väterlichen Chromosomen enthalten, und Zellen, die zwei Sätze väterlicher Chromosomen enthalten (väterlich) Isodisomie).Experimentell erzeugte androgenetische Chimären von Säugetieren überleben selten bis zur Geburt und sind häufig von schweren Entwicklungsstörungen betroffen. Beim Menschen kann der Zustand auf natürliche Weise auftreten, obwohl er typischerweise zum embryonalen Tod führt. Menschliche androgenetische Chimären scheinen durch die Fusion einer normalen Zygote mit einem Ei zu entstehen, dem der eigene Kern fehlt, der jedoch befruchtet wurde und der einen doppelten väterlichen Kern enthält.