Первое исследование, показывающее развитие межвидовой химеры как нового источника органов для трансплантации.
В исследовании, опубликованном в Cell1, химеры, названные в честь мифического льва-козла-змея-монстра, впервые созданы путем объединения материалов, полученных от человека и животных. В Человеческие клетки можно успешно увидеть, как они растут внутри свиньи после того, как человеческие стволовые клетки (обладающие способностью развиваться в любую ткань) введены в эмбрион свиньи с помощью новейшей технологии стволовых клеток.
Это исследование, проведенное профессором Хуаном Карлосом Изписуа Бельмонте из Института биологических исследований Солка в Калифорнии, является огромным прорывом и новаторской работой в понимании и реализации потенциала межвидовые химеры и предоставляет беспрецедентную возможность изучать раннее развитие эмбрионов и орган образование.
Как развивается химера человек-свинья?
Тем не менее, авторы описывают этот процесс как довольно неэффективный с низкой вероятностью успеха (всего около 9 процентов), но они также заметили, что человеческие клетки успешно функционируют, будучи частью химеры человека и свиньи. Низкий уровень успеха в основном объясняется эволюционным разрывом между человеком и свиньей, а также не было никаких доказательств того, что человеческие клетки интегрировались в преждевременную форму мозговой ткани. Низкий уровень успеха не является постоянным, наблюдения показывают, что миллиарды клеток эмбриона химеры все равно будут содержать миллионы человеческих клеток. Тестирование только этих клеток (даже от 0.1% до 1%), безусловно, будет иметь значение в более широком контексте для достижения долгосрочного понимания межвидовых химер.
Примерно в то же время в журнале Nature было опубликовано родственное исследование химеры под руководством Хиромицу Накаучи из Стэнфордского института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины, в котором сообщается о функциональных островках в химерах крысы и мыши.2.
Этическая дискуссия о химерах, как далеко мы можем зайти?
Однако исследования, связанные с развитием межвидовых химер, также спорны с этической точки зрения и вызывают опасения по поводу того, в какой степени такие исследования можно проводить и насколько они приемлемы с юридической и социальной точек зрения. Это касается этической ответственности и органов, принимающих юридические решения, а также вызывает ряд вопросов.
Если мы примем во внимание все этические соображения, неясно, может ли когда-либо родиться химера человек-животное. Будет ли этично, если он родится, но не будет разрешен к размножению, сделав его бесплодным? Также под вопросом, какой процент клеток мозга человека может входить в состав химеры. Может ли химера потенциально попасть в какую-то неудобную серую зону в качестве объекта между исследованиями на животных и людях? Ученые мало что знают о своем собственном виде из-за множества препятствий для исследований на людях. Эти препятствия включают отсутствие поддержки исследований эмбрионов, запрет любых клинических испытаний, связанных с генетической модификацией зародышевой линии (клетки, которые становятся сперматозоидами или яйцеклетками), а также ограничения на исследования биологии развития человека.
Несомненно, ученым придется решать эти вопросы в подходящее время, а не избегать их. Такие усилия обеспечат основу и откроют путь для дальнейших исследований, которые являются этически обоснованными и дадут более глубокое понимание того, что такое «быть человеком».
Авторы категорически заявляют, что их цель - в первую очередь понять, как клетки двух разных видов (здесь свиньи и человека) смешиваются, дифференцируются и интегрируются, и что они проанализировали химеру человека и свиньи на очень ранней стадии развития.
Множество проблем, но безмерная надежда на будущее
Это исследование является захватывающим, несмотря на то, что оно является этически сложным, и знаменует собой первый шаг к созданию трансплантируемых человеческих органов с использованием крупных животных (свиньи, коровы и т. Д.), Чьи орган размером и физиологией очень близок и похож на человека. Однако, если мы посмотрим на текущее исследование, уровень иммунного отторжения, как мы говорим, очень высок. Вклад свиньи (клеток свиньи) в каждый орган, растущий в химере, представляет собой чрезвычайно серьезную проблему для любых мыслей об успешной трансплантации органов человеку.
Тем не менее, настоящая надежда на будущее здесь - это возможность иметь новый источник органов для трансплантации у людей с помощью стволовых клеток и технологий редактирования генов. Это важно и своевременно, учитывая огромную потребность в трансплантации среди пациентов, многие из которых умирают в листе ожидания (особенно с потребностями почек и печени), а также огромную нехватку достаточного количества доноров.
Авторы утверждают, что это исследование окажет влияние и на другие смежные области исследований. Продолжающееся развитие химер с относительно большим количеством человеческих тканей имеет значение и полезно для изучения возникновения заболеваний у людей и для скрининга лекарств перед испытаниями на людях, помимо понимания различий между видами. В этом исследовании технология не использовалась для человеческих химер, но теоретически в будущем может быть разработана дополнительная методология, позволяющая использовать химеры для изготовления человеческих органов для трансплантации. Дальнейшая работа в этой области позволит лучше понять возможный успех и ограничения этих технологий при их использовании для разработки химер.
Это первое и важнейшее исследование развития химер человека и животных, которое открывает путь к дальнейшему пониманию научным сообществом путей создания и развития клеток в условиях животных.
Источник (ы)
1. Wu J et al. 2018. Межвидовой химеризм с плюрипотентными стволовыми клетками млекопитающих. Ячейка. 168 (3). https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.12.036
2. Ямагути Т. и др. 2018. Межвидовой органогенез порождает аутологичные функциональные островки. Природа. 542. https://doi.org/10.1038/nature21070
