В Гуанчжоу удалось вырастить эмбрион свиньи с почками из человеческих клеток
Человеку можно пересадить свиное сердце, но справиться с отторжением нового органа непросто. Эта проблема имеет решение, если вырастить человеческие органы внутри животных. Китайские ученые доказали потенциальную жизнеспособность этой идеи, создав химерного эмбриона свиньи с «очеловеченными» почками. О том, как им это удалось и как скоро врачи смогут пересаживать такие органы людям — в материале «Газеты.Ru».
Где взять ткани для трансплантации?
Хирурги давно научились пересаживать человеческие органы. Для этого требуется донорский материал от здорового человека. Некоторые органы, вроде одной почки, можно пожертвовать пациенту и остаться в живых, но донорское сердце можно получить лишь от умершего. Поэтому донорский материал от людей всегда в дефиците и сильно увеличить его предложение невозможно.
Этому существуют две альтернативы. Ткани некоторых животных способны прижиться в человеческом теле, например, из свиного биоматериала можно изготовить сердечный клапан для человека. Недавно американские врачи смогли пересадить человеку целое свиное сердце, и операция, на первый взгляд, прошла успешно. Спустя пару месяцев пациент умер, но не от отторжения тканей, как показало расследование.
Кроме того, живые ткани можно послойно печатать с помощью 3D-принтера, способного работать с клетками. Так медикам удается создавать сравнительно простые «детали» организма вроде нейронов, но до момента, когда удастся напечатать рабочую печень или легкие еще очень далеко.
Идеальным выходом было бы, если бы животные могли иметь человеческие органы. На первый взгляд это кажется невозможным: любой орган развивается в организме согласно генетической программе, и если у животного в клетках человеческая ДНК, значит это человек. Однако в живой природе есть множество химер — организмов с тканями из генетически разнородных клеток. Химеры могут быть и межвидовыми, так что вырастить человеческую ткань в другом животном гипотетически возможно.
Человеческие почки в свином теле
Специалисты Института биомедицины и здоровья в Гуанчжоу смогли получить химерные эмбрионы, содержащие комбинацию клеток человека и свиньи. «Очеловечиванию» в эмбрионе подверглись почки, поскольку они развиваются одними из первых, а также являются самым популярным органом для трансплантации. Задача была непростой, поскольку клеткам людей и свиней требуются разные условия для развития.
Для начала биологи отредактировали геном зародыша и отключили в нем два гена, чтобы предотвратить развитие собственных почек. Так в организме появилось свободное место, где чужеродная ткань может развиваться. Затем авторы исследования превратили человеческие стволовые клетки в подобие эмбриональных клеток и внедрили их в свиной зародыш на стадии бластоцисты (начальная стадия развития плода). На этом этапе зародыши выглядят как округлый набор клеток, еще не прикрепленный к стенке матки. Прежде, чем имплантировать получившиеся зародыши суррогатным матерям-свиньям, их какое-то время выращивали в специальной питательной среде, подходящей как для человеческих, так и свиных клеток.
Всего было пересажено 1820 зародышей 13 суррогатным матерям-свиньям. Через 25-28 дней беременность прервали и извлекли сформировавшиеся эмбрионы для анализа. В пяти химерных организмах авторы обнаружили почки с нормальной структурой для этой стадии беременности, у них сформировались канальцы и зачатки клеток, которые затем станут мочеточниками. Эти почки на 50-60% состояли из человеческих клеток.
Почему человеком не стала вся свинья?
Пересадка клеток происходила на стадии бластоцисты, у которой нет даже зачатков органов. Это даже вызвало ряд этических опасений: не могут ли у зародыша сформироваться человеческие нервы или мозг?
Поскольку инъекция клеток проводилась вслепую, концентрация человеческих клеток в районе почек произошла лишь потому, что там было пустое место.
«Мы выяснили, что если создать нишу в эмбрионе свиньи, то человеческие клетки естественным образом попадут в это пространство. Мы обнаружили очень мало нервных клеток человека в головном и спинном мозге эмбриона и не обнаружили человеческих клеток в генитальном гребне. Это указывает на то, что плюрипотентные стволовые клетки человека не дифференцируются в половые», — сказал Чжэнь Дай, один из авторов работы.
Теперь, когда удалось доказать возможность создания таких химер, авторы хотят дать попробовать эмбрионам развиваться в течение длительного времени, а также «очеловечить» их сердце или поджелудочную железу. Конечная цель этой работы — обеспечить врачей бесконечным запасом человеческих (с точки зрения генов) органов для трансплантации, но пока ученые находятся лишь в самом начале пути.
Например, ниша была создана лишь для одной группы клеток, будущих почек. Сосуды же в этих почках остались свиными, что при пересадке будет способствовать отторжению органа. Чтобы сделать почки целиком человеческими, химер придется производить гораздо более сложным образом. По оценке авторов, пройдут многие годы, прежде чем удастся получить настоящие человеческие органы в теле животного.
