Китайским учёным удалось вырастить внутри эмбрионов свиней почки, содержащие в основном человеческие клетки. Одни эксперты оценили достижение как важный шаг на пути к созданию почек и, возможно, других человеческих органов, пригодных для трансплантации. Другие заговорили об экспериментах в духе Франкенштейна.
Эксперимент, результаты которого были опубликованы на днях в научном журнале Cell Stem Cell, занял пять лет. Учёные использовали технику изменения генетического набора эмбрионов свиней, затем животным ввели человеческие клетки. У эмбрионов, имплантированных свиньям – суррогатным матерям, через 28 дней развития начали расти почки, которые имели нормальную структуру и на 60 процентов состояли из человеческих клеток. Впервые удалось вырастить твёрдый гуманизированный орган внутри тела существа другого вида.
«Мы генетически модифицировали свинью, чтобы создать пространство для роста человеческих клеток с меньшей конкуренцией со стороны клеток свиньи, а также мы модифицировали человеческие клетки, чтобы заставить их выживать в среде, которая не была для них естественной».
Мигель Эстебан
ведущий исследователь Института биомедицины и здравоохранения Гуанчжоу Китайской академии наук
Цель экспериментального исследования – использовать эту технологию для получения органов из клеток отдельного пациента. Свиньи, по сути, служат инкубаторами, что приводит к значительному снижению риска отторжения.
По словам Эстебана, специалисты хотели бы производить зрелые человеческие органы, которые можно было бы использовать для трансплантации или моделирования заболеваний.
Команда также работает над созданием других человеческих органов внутри эмбрионов свиней, включая сердце и поджелудочную железу. Но на данный момент наиболее часто трансплантируемым людям органом являются именно почки. Только в США пересадки ожидают более 88,5 тысячи человек. Потребность в органах намного превышает их наличие.
Почки этого эмбриона свиньи в основном состоят из человеческих клеток (красные).Фото: Miguel A. Esteban and Liangxue Lai/GIBH
Это не первый случай, когда учёные в попытках вырастить донорские органы создают химеры – названные в честь мифического греческого монстра организмы, содержащие ДНК двух разных видов. В 2010 году биолог Хиромицу Накаучи и его коллеги из Токийского университета удалили у эмбрионов мышей ген, который управляет образованием поджелудочной железы, и заместили его плюрипотентными стволовыми клетками крысы, чтобы заполнить пустую нишу. Полученные мыши родились с функционирующей поджелудочной железой, состоящей в основном из клеток крысы.
Многие исследователи считают, что наиболее подходящим видом для производства человеческих органов являются свиньи. Они быстро взрослеют, имеют многочисленное потомство, и их физиология во многом похожа на человеческую. Именно поэтому большая часть экспериментов проводится с участием этих животных.
В 2017 году группа учёных под руководством доцента Юго-Западного медицинского центра Техасского университета Цзюня Ву вывела первую химеру человека и свиньи. Это был большой шаг вперёд, однако до получения свиней с полностью человеческими органами было ещё далеко.
Специалисты подсчитали, что эмбрионы содержали примерно одну человеческую клетку на каждые 100 тыс. клеток свиньи.
Один из участников экспериментов 2017 года – испанский биохимик и специалист по биологии развития Хуан Бельмонте – позже перебрался в Китай, где вывел первые эмбрионы с клетками человека и обезьяны. Однако и там до получения живого организма с хотя бы половиной человеческих органов дело не дошло. Неудивительно, что нынешние достижения группы работающих в КНР учёных эксперты называют серьёзным успехом.
В то же время практически все исследователи говорят об этической стороне подобных экспериментов. К таким моментам относятся благополучие животных и опасения, что человеческие клетки могут участвовать в формировании не только почек, но и других тканей внутри организма свиньи, включая её мозг. Это повышает вероятность влияния опытов на поведение животных. Пока, как уверяет Мигель Эстебан, учёным удалось этого избежать, и в центральной нервной системе участвовавших в эксперименте свиней обнаружилось очень мало человеческих клеток.
Учёные опасаются, что человеческие клетки могут участвовать в формировании мозга свиньи.Фото: Nicolas Castez/Unsplash
Последние достижения в создании химер человека и животного вызвали многочисленные споры и обвинения учёных в проведении экспериментов в духе Франкенштейна. Исследователи, в свою очередь, указывают на гуманные цели своей деятельности, а заодно и на то, что химеры производятся не только искусственно.
Человек может стать химерой, если ему сделают пересадку костного мозга.
Во время таких трансплантаций, которые проводятся, например, для лечения лейкемии, разрушается собственный костный мозг пациента и заменяется костным мозгом другого человека. Костный мозг содержит стволовые клетки, которые развиваются в эритроциты. Это означает, что у человека с трансплантированным костным мозгом всю оставшуюся жизнь будут клетки крови, генетически идентичные клеткам донора и генетически отличные от клеток его собственного тела. В некоторых случаях все клетки крови человека, перенёсшего трансплантацию костного мозга, соответствуют ДНК донора.
Смогут ли свиньи стать надёжными инкубаторами для человеческих органов, пока не в состоянии сказать даже создатели новой технологии. В последние годы по крайней мере две группы исследователей пересаживали почки свиней людям с мёртвым мозгом, что сопряжено со значительным риском отторжения органа человеческим организмом. Последние эксперименты могут помочь в решении этой проблемы.
Чтобы установить, способна ли трансплантация выращенных в организмах свиней человеческих почек стать спасательным кругом для людей с терминальной стадией заболевания, необходимы исследования с участием живых реципиентов. Поэтому отрасль имеет ошеломляющие перспективы не только с научной, но и с коммерческой точки зрения. В отношении результатов такой уверенности нет.
03 июля 2023