Ученые успешно вырастили почки, состоящие в основном из человеческих клеток, внутри эмбрионов свиньи. Это стало еще одним шагом на пути к созданию жизнеспособных человеческих органов для трансплантации.
Результаты исследования, о которых сообщается в научном журнале Cell Stem Cell, ознаменовали собой первый случай выращивания цельного гуманизированного органа, содержащего как человеческие, так и животные клетки, внутри другого вида.
"Это значительный прогресс в области химеризма человека и животных", — отметил Тао Тан, клеточный биолог из Куньминского университета науки и технологии в Китае, который в 2021 г. помог создать первый химерный эмбрион человека и обезьяны, но не принимал участия в данном исследовании.
Почки являются наиболее часто пересаживаемыми органами у людей: только в США в настоящее время более 88 500 человек находятся в листе ожидания на трансплантацию. Чтобы удовлетворить растущий спрос на пересадку жизненно важных органов, ученые разрабатывают новые методы выращивания органов и тканей у животных.
Несмотря на достигнутые за последние несколько лет успехи, такие как выращивание органов крыс в организме мышей (и наоборот), а также гуманизированных скелетных мышц и эндотелиальной ткани у свиней, в данных исследованиях все еще остается много нерешенных задач. Дело в том, что человеческие индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, или иПСК (репрограммированные дифференцированные клетки, которые приобретают характеристики эмбриональных стволовых клеток), которые служат своего рода "стартовым набором" для выращивания многих видов человеческих тканей, часто погибают при введении в организм животных.
Биолог Лянсюэ Лай из Института биомедицины и здоровья Гуанчжоу в Китае и его команда потратили более пяти лет на усовершенствование методов повышения жизнеспособности человеческих стволовых клеток. На этапе, когда эмбрионы свиньи были еще единичными клетками, исследователи использовали инструмент редактирования генов CRISPR/Cas9 для удаления двух генов SIX1 и SALL1, необходимых для развития почек. Тем временем в стволовые клетки человека были добавлены гены, подавляющие апоптоз или клеточную смерть. Полученные иПСК были инъецированы в эмбрионы свиней. В общей сложности 1 820 эмбрионов были пересажены суррогатным свиноматкам, но только пять из них оказались подходящими для оценки динамики развития почек и были взяты для исследования в течение первых 28 дней. У всех пяти эмбрионов были нормальные почки, соответствующие их уровню развития, при этом органы содержали от 50 до 60% клеток человеческого происхождения. Это самый высокий процент человеческих клеток, который когда-либо наблюдался в органах, выращенных внутри животного. По словам исследователей, нет никаких признаков того, что почки не будут продолжать нормально расти и развиваться, возможно, человеческие клетки будут все больше и больше вытеснять клетки свиньи.
«Исследование является важным и интересным шагом, однако до полноценной ксенотрансплантации еще много лет», — отметил Массимо Манджиола, иммунолог-трансплантолог из Медицинского центра Лангон при Университете Нью-Йорка.
Хотя стволовые клетки дифференцировались в несколько типов клеток, включая клетки почечных канальцев, в человеческой почке находится более 70 уникальных типов клеток, которые исследователям необходимо будет воспроизвести. И пока ученые не смогут создать орган, на 100% соответствующий человеческому, такая трансплантация, скорее всего, будет вызывать отторжение.
Кроме того, несколько иПСК ошибочно дифференцировались в нейронные клетки в головном и спинном мозге эмбрионов. По словам Массимо Манджиолы, эти клетки, в отличие от клеток почек, выглядят случайными, поэтому он считает, что они вряд ли приведут к появлению животных с человеческим мозгом, что создало бы этическую проблему. Авторы исследования отметили, что в дальнейшем команда будет отключать гены, которые управляют дифференцировкой стволовых клеток в нейроны, а также в половые клетки, яйцеклетки и сперматозоиды, чтобы избежать подобных этических проблем.
"Мы считаем, что достигли важной вехи в этой области, но это только первый шаг, и впереди еще много проблем. Однако мы оптимистично настроены на то, что со временем нам удастся преодолеть и эти трудности", — сообщил Чэндань Лай, один из авторов исследования.
Источник: https://www.sciencenews.org/article/grow-human-kidney-pig-embryo
