Человек со свиными почками

Специалистам из Института биомедицины и здравоохранения Гуанчжоу (Китай) удалось создать химерные эмбрионы, содержащие одновременно клетки человека и свиньи. Статья об исследовании была опубликована в журнале Cell Stem Cell.

Долгосрочной целью проекта является разработка технологий для выращивания и трансплантации человеческих органов. Ведь, как известно, донорских органов хватает не на всех нуждающихся в них (такие органы можно получить только от умерших людей).

Одна из альтернатив – печать тканей при помощи 3D-принтера. Пока таким способом удается воспроизводить мелкие «детали» организма вроде нейронов. Но до воспроизводства более крупных органов, таких как сердце, печень или почки, еще далеко. Куда более перспективным кажется использование тканей и органов животных. Не так давно в США пациенту пересадили свиное сердце. Хотя операция прошла успешно, два месяца спустя человек скончался.

Между тем оптимальным вариантом было бы выращивание человеческих донорских тканей прямо внутри организмов животных. В природе известно немало случаев химер, содержащих ткани из генетически разнородных клеток. В том числе химеры могут содержать и клетки различных биологических видов.

Вообще-то люди уже давно пытаются скрещивать различные породы животных. Так, хорошо известен гибрид лошади и осла – мул. Существуют и гибриды тигра и льва (лигры и тигрольвы), льва и леопарда (левопарды), собаки и волка (собаковолки), зебры и лошади, осла или пони (зеброиды), верблюда и ламы (верблюламы), гризли и полярного медведя (полярные гризли), черной касатки и дельфина (касаткодельфины). Людям удалось вывести даже гибриды гибридов, например помесь тигра и лигра или тигрольва. А биологам из Французского института агрономических исследований (ИНРА) удалось имплантировать самке европейского благородного оленя искусственно оплодотворенную яйцеклетку японского пятнистого оленя.

Не раз проводились и эксперименты по созданию химер-мутантов, в чьем организме присутствуют гены человека и животных.

Например, исследователями из Института стволовых клеток университета Стэнфорда были проведены опыты по выращиванию эмбрионов мышей, в чей мозг вводились нейроны человека. Правда, вырасти до конца мутанту не дали: плод уничтожили перед самым появлением на свет, а затем вскрыли его, чтобы изучить мозговую структуру химеры.

Кроме того, были попытки экспериментов по выращиванию человеческого организма из генетически модифицированных клеток мышей. Генетическая модификация позволит репродуктивным органам грызунов производить человеческую сперму и яйцеклетки, из которых впоследствии будет выращен эмбрион человека.

Сотрудникам Второго Шанхайского медицинского университета удалось получить гибрид… человека и кролика! В качестве экспериментального материала использовались клетки кожи двух мужчин, одной женщины и двух мальчиков, а также яйцеклетки крольчихи. Исследователи удалили ДНК из кроличьих яйцеклеток и ввели туда человеческую ДНК. Из 400 полученных эмбрионов выжили только 100. Однако на определенной стадии развития все эмбрионы уничтожили.

Исследователи из Массачусетса пытались скрестить гены человека и коровы. Но опыты окончились безуспешно. А сиднейские биологи ввели клетки костного мозга человека в плод ягненка. Со временем те развились во вполне человеческие кости и мускулы.

Следовательно, можно выращивать отдельные человеческие органы для трансплантации. Главное при этом – не допустить, чтобы в клетки проникли гены животного-«инкубатора»…

Идею создания гибрида человека и свиньи уже пробовали реализовать те же австралийцы. Дело в том, что у людей и свиней очень похожее строение организма, и грех это не использовать. Исследователи имплантировали ядро человеческой клетки в ядро свиной яйцеклетки, код которого предварительно изменили, убрав гены животного. Эмбрион прожил 32 дня, пока сами создатели не решили его уничтожить…

Сейчас же китайские ученые применили технологию CRISPR, для того чтобы подсадить в свиной эмбрион человеческие плюрипотентные клетки, способные дифференцироваться в любой тип клеточных тканей. Для наиболее эффективной интеграции этих клеток в чужеродный организм биологи отключили у зародыша свиньи два гена, ответственные за развитие собственных почек, а у новых клеток, заранее выращенных в особой питательной среде, отключили способность к апоптозу – программируемому самоуничтожению – и трансформировали их в так называемые наивные стволовые клетки, по строению аналогичные тем, что наблюдаются на ранней стадии эмбрионального развития.

1820 полученных таким способом эмбрионов-химер были подсажены 13 суррогатным свиноматкам. Спустя 25-28 дней эмбрионы извлекли из организма свиней. Выяснилось, что в пяти из них сформировались зачатки почек, на 50-60% состоящих из человеческих клеток. Будущие почки находились на стадии мезонефроса, то есть у них уже были сформированы канальцы и предшественники клеток, которым предстояло превратиться в мочеточники. При этом дифференциации подсаженных клеток в половые или ткани других органов не происходило.

«Мы выяснили, что если создать нишу в эмбрионе свиньи, то человеческие клетки естественным образом попадут в это пространство, – прокомментировал один из авторов работы доктор Чжэнь Дай. – Мы обнаружили очень мало нервных клеток человека в головном мозге и спинном мозге эмбриона и не обнаружили человеческих клеток в генитальном гребне».

Впрочем, какая бы технология ни использовалась, выращивание органов на замену искусственным путем – задача достаточно сложная, в том числе и с точки зрения этических аспектов. И даже если пациентам будут пересаживаться ткани от животных, тут тоже встанет немало этических вопросов. Необходимо также решить проблему возможного отторжения тканей.