Ученые впервые вырастили человеческий орган внутри животного. Что это значит для медицины?
Давным-давно ученые вырастили органы крысы в мышах, а органы мышей — в крысах. Это помогло отследить течение различных болезней зверей. Теперь же эксперты решили повторить опыт, но пойти дальше и вырастить человеческие органы — в теле животного побольше. Разбираемся, зачем им это понадобилось и что из этого вышло.
Что сделали ученые
В исследовании, опубликованном в журнале Cell Stem Cell, специалисты ввели стволовые клетки человека в генетически модифицированные эмбрионы свиней и вырастили почки.
Предыдущие попытки вырастить человеческие органы в свиньях не увенчались успехом. В ранних экспериментах ученые заготавливали почки и сердца генетически модифицированных свиней и пересаживали их донорам органов, лишенным мозга, однако такая стратегия сопряжена с высоким риском отторжения свиных органов человеческим организмом. Новое исследование направлено на решение этой проблемы.
Ученые внедрили человеческие стволовые клетки, способные развиваться в любой тип, называемые индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (iPSCs), в эмбрионы свиней для создания химерных эмбрионов, способных выращивать человеческие органы. Свиньи — хороший выбор, поскольку их органы схожи с нашими, как и эмбриональное развитие. Всего команда имплантировала 1820 химерных эмбрионов 13 суррогатным матерям-свиньям, затем прервала беременность и извлекла эмбрионы примерно через месяц.
Из них пять эмбрионов содержали почки ранней стадии развития, которые состояли примерно на 50-60% из человеческих клеток и были структурно нормальными для этой стадии развития. Они содержали клетки, которые со временем должны были стать мочеточниками — трубообразными структурами, соединяющими почку с мочевым пузырем.
Чтобы вырастить почки без прямого участия в этом донора-человека, ученые использовали технологию CRISPR для отключения двух генов, которые в норме должны были позволить эмбриональным клеткам свиньи развивать почки. В итоге образовалась ниша, которую должны были заполнить человеческие клетки. Исследователи манипулировали iPSC таким образом, чтобы они с большей вероятностью интегрировались с клетками свиньи. Без этой корректировки человеческие клетки опережали бы в развитии свиных собратьев.
Почему это важно
Почки — это два бобовидных органа, расположенных по обе стороны от позвоночника, под грудной клеткой, которые фильтруют кровь и выводят отходы и избыток воды с мочой. Они относятся к числу наиболее часто пересаживаемых органов, однако из-за их острой нехватки список нуждающихся растет. Например, в России пересадку ожидает почти 6 тыс. человек ежегодно. Но реальная потребность на порядок выше статистики. Новый подход улучшает интеграцию клеток в ткани реципиента и позволяет выращивать человеческие органы в организме свиней.
До применения технологии в трансплантации человеческих органов еще далеко. Одно из важнейших препятствий — проблема иммунного отторжения, поскольку созданные командой почки все еще содержали клетки свиного происхождения, например, те, из которых состоят кровеносные сосуды. Кроме того, в ходе исследования большое количество свиных эмбрионов деградировало, поэтому вопрос об эффективности этого процесса будет решаться в ходе будущих исследований.
Пока ученые не дошли до той стадии, когда можно создавать органы для клинической практики. Но новый метод дает возможность изучить развитие человека. Он позволяет отслеживать человеческие клетки и манипулировать ими, что поможет изучить заболевания и то, как формируются клеточные линии.
