Межвидовая химера: новая надежда для людей, нуждающихся в пересадке органов

Первое исследование, демонстрирующее развитие межвидовых химер как нового источника органов для трансплантации.

В исследовании, опубликованном в журнале Cell ¹ , впервые созданы химеры — названные в честь мифического чудовища, состоящего из льва, козла и змея, — путем объединения материалов человека и животных. Человеческие клетки успешно наблюдаются в процессе роста внутри свиньи после того, как человеческие стволовые клетки (способные развиваться в любую ткань) вводятся в эмбрион свиньи с помощью передовой технологии стволовых клеток.

Это исследование, проведенное профессором Хуаном Карлосом Исписуа Бельмонте в Институте биологических исследований Салка в Калифорнии, является огромным прорывом и новаторской работой в понимании и реализации потенциала межвидовых химер и предоставляет беспрецедентные возможности для изучения раннего эмбрионального развития и формирования органов.

Как развивается химера человек-свинья?

Однако авторы описывают этот процесс как довольно неэффективный, с низким процентом успеха — всего около 9 процентов, но они также наблюдали, что человеческие клетки успешно функционировали в составе химеры человек-свинья. Низкий процент успеха в основном объясняется эволюционными различиями между человеком и свиньей , а также отсутствием доказательств интеграции человеческих клеток в преждевременную форму мозговой ткани. Несмотря на низкий процент успеха, наблюдения показывают, что миллиарды клеток в эмбрионе химеры все еще содержат миллионы человеческих клеток. Тестирование только этих клеток (даже 0.1–1%) безусловно имело бы смысл в более широком контексте для достижения долгосрочного понимания межвидовых химер.

Примерно в то же время в журнале Nature было опубликовано аналогичное исследование химер, проведенное Хиромицу Накаучи в Стэнфордском институте биологии стволовых клеток и регенеративной медицины, в котором сообщается о функциональных островках в химерах крыса- ^мышь².

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 учесть все этические соображения, остается неясным, возможно ли вообще рождение химеры человек -животное. Будет ли этично, если она родится, но ей не позволят размножаться, сделав ее стерильной? Также вызывает вопрос, какой процент клеток человеческого мозга может входить в состав химеры. Может ли химера потенциально оказаться в неудобной серой зоне, находящейся между исследованиями на животных и людях? Ученые мало знают о своем собственном виде из-за многочисленных препятствий для исследований на людях. К этим препятствиям относятся отсутствие поддержки исследований эмбрионов, запрет любых клинических испытаний, связанных с генетической модификацией зародышевых клеток (клеток, которые становятся сперматозоидами или яйцеклетками), и ограничения на исследования в области 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

Несмотря на этические сложности, это исследование вызывает большой интерес и знаменует собой первый шаг к созданию пригодных для трансплантации человеческих органов с использованием крупных животных (свиней, коров и т. д.), размеры и физиология органов которых очень близки и схожи с человеческими. Однако, если мы посмотрим на текущее исследование, уровень иммунного отторжения очень высок. Вклад свиней (клеток свиньи) в каждый орган, который растет в химере, представляет собой чрезвычайно серьезную проблему для любых мыслей об успешной трансплантации органов человеку.

Тем не менее, настоящая надежда на будущее заключается в возможности получения нового источника органов для трансплантации людям с помощью технологий стволовых клеток и генного редактирования. Это важно и крайне необходимо, учитывая огромную потребность в трансплантации среди пациентов, многие из которых умирают в листе ожидания (особенно при необходимости трансплантации почек и печени), а также огромную нехватку 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. Ву Дж. и др. 2018. Межвидовой химеризм с плюрипотентными стволовыми клетками млекопитающих. Cell . 168(3). https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.12.036

2. Yamaguchi T et al. 2018. Межвидовой органогенез генерирует аутологичные функциональные островки. Nature. 542. https://doi.org/10.1038/nature21070