Учёные вырастили «очеловеченные» почки у свиней, что открывает перспективу выращивания человеческих органов внутри животных.
В ходе исследования были созданы химеры - эмбрионы, содержащие комбинацию клеток человека и свиньи. При пересадке в организм суррогатных матерей-свиней было показано, что почки у развивающихся эмбрионов содержат в основном человеческие клетки, что стало первым случаем, когда учёные вырастили цельный человеческий орган внутри другого животного.
"Органы крысы были получены в организме мышей, а органы мыши - в организме крыс, но предыдущие попытки вырастить человеческие органы в организме свиней не увенчались успехом", - говорит старший автор работы Лянсюэ Лай из Института биомедицины и здравоохранения Гуанчжоу, Китайской академии наук и Университета Вуйи. "Наш подход улучшает интеграцию человеческих клеток в реципиентные ткани и позволяет выращивать человеческие органы у свиней".
Почки не были полностью человеческими, поскольку включали сосуды и нервы, созданные в основном из свиных клеток, что означает невозможность их использования для трансплантации в нынешнем виде. Неясно, можно ли решить задачу создания полностью человеческого органа с помощью современных методов генной инженерии.
Профессор Душко Илич, специалист по стволовым клеткам из Королевского колледжа Лондона, не принимавший участия в исследовании, назвал работу новаторской, но отметил, что её клиническое применение в обозримом будущем невозможно. "Как признают авторы, существует множество проблем", - сказал он. "Окажется ли этот подход окончательным решением? Ответ на этот вопрос может дать только время".
Кроме почек, в эмбрионах преобладали клетки свиньи, а в мозге и центральной нервной системе было очень мало человеческих клеток. Возможность получения очеловеченного мозга является серьёзной этической проблемой для исследований с использованием гибридных эмбрионов и одной из причин жёстких законодательных ограничений на проведение исследований во многих странах.
В Великобритании введение человеческих эмбриональных клеток в эмбрионы животных разрешено, но эмбрионы не могут быть имплантированы матери-животному для дальнейшего развития.
Предыдущие попытки создания гибридов человека и свиньи заканчивались неудачей, поскольку клетки свиньи в процессе развития вытесняли клетки человека, в результате чего химера почти полностью превращалась в свинью. В последней работе, опубликованной в журнале Cell Stem Cell, эта проблема была решена путём генной инженерии одноклеточного эмбриона свиньи, в котором отсутствовали два гена, необходимые для развития почек. В результате внутри эмбриона образовалась ниша, которую можно было заполнить человеческими эмбриональными стволовыми клетками, интегрированными в эмбрион свиньи.
После культивирования в лаборатории химерные эмбрионы были пересажены 13 суррогатным свиноматкам. Через 25 или 28 дней беременность прерывалась, эмбрионы извлекались и оценивались. Эмбрионы имели нормальную для своего этапа развития структуру почек, демонстрируя канальцы, которые в дальнейшем соединят почку с мочевым пузырём, и на 50-60% состояли из человеческих клеток. В головном и спинном мозге были обнаружены человеческие нейронные клетки.
"Мы обнаружили, что если создать нишу в эмбрионе свиньи, то человеческие клетки естественным образом попадают в это пространство", - говорит профессор Чжэнь Дай из Института биомедицины и здоровья Гуанчжоу, другой старший автор работы.
По словам учёных, для того чтобы создать внутри свиньи полноценную человеческую почку, потребуется много лет. "Вероятно, нам потребуется гораздо более сложная инженерия свиней, что также создаёт дополнительные проблемы", - сказал Мигель Эстебан (Miguel Esteban), также сотрудник института Гуанчжоу и один из старших авторов.
Главная проблема заключается в том, чтобы позволить человеческим нервам и сосудистой системе развиваться в органе-мишени без развития нервных клеток в центральной нервной системе, что могло бы привести к созданию очеловеченного мозга. «Даже теоретически неясно, как это сделать», - говорит Илич.