Все новости

Фабрика органов. Ученые создали эмбрионов свиней с человеческими клетками

На днях в журнале Cell вышла статья, в которой исследователи описали результаты эксперимента по получению химер — свиных эмбрионов с клетками человека. В перспективе такие исследования могут позволить использовать животных как своего рода инкубаторы для выращивания человеческих органов для трансплантации. Правда, до этого пока далеко.

Спрос на органы для трансплантации во много раз превышает предложение, и, несмотря на огромное количество законов, пытающихся разобраться с криминалом в области пересадки органов, в ней полно жутких историй. Простого решения пока нет: в 1960-х и 1980-х годах проводились опыты по пересадке человеку органов (печени и сердца) от приматов, но все они заканчивались смертью пациентов.

Покончить с проблемой дефицита органов для трансплантации могло бы выращивание человеческих органов в других животных. Такие химеры создают введением клеток одного вида в организм другого на ранних стадиях эмбрионального развития. С более-менее близкими видами, например козами и овцами, смешивание клеток эмбрионов разных стадий развития сработало еще в 1984 году, и ученые смогли получить химеру этих двух видов.

Попытки создать животных с человеческими клетками были менее успешными. Например, в 2009 году ученые из компании Advanced Cell Technology, которые попытались таким образом создать гибриды человека и коровы, человека и мыши и человека и кролика, обнаружили, что максимум, до которого вырастали эмбрионы, составлял 16 клеток. Они использовали метод пересадки ядер соматических клеток. Он же использовался при клонировании овечки Долли и заключается в том, что из яйцеклетки удаляют ядро, содержащее молекулу ДНК, и помещают ядро другой, соматической (не половой) клетки.

В 2010 году Хиро Накаучи (Hiro Nakauchi) из Университета Токио и его коллеги смогли получить химеру крысы и мыши, используя стволовые клетки. Ученые вводили стволовые клетки мышей в бластоцисты крыс и наоборот, и в результате создали крысо-мышат.

Химера крысы и мыши. Фото: Juan Carlos Izpisua Belmonte
Химера крысы и мыши. Фото: Juan Carlos Izpisua Belmonte

Также они провели эксперимент, непосредственно касающийся проблемы выращивания органов: они «отключили» в мышиных бластоцитах ген, необходимый для формирования поджелудочной железы, и посмотрели, поможет ли введение стволовых клеток крысы исправить этот дефект. Действительно, у родившихся животных была поджелудочная железа, состоящая из крысиных клеток, правда, высокой жизнеспособностью они не отличались, а кроме того, крысиные клетки обнаружились и в других органах получившихся химер.

В новом исследовании ученые под руководством Хуана Карлоса Исписуа Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte) из Института биологических исследований Дж. Солка, опубликовавшие статью в журнале Cell, опирались на исследования японцев. Они использовали новый метод генетического редактирования CRISPR-Cas, чтобы отключить у мышиных эмбрионов гены, ответственные за формирование различных органов, таких как сердце, поджелудочная или глаз, и вводили им стволовые клетки крыс. Недостающие органы у получившихся мышей состояли из крысиных клеток. Интересно, что из крысиных клеток оказалось возможным даже вырастить в мышах желчный пузырь, хотя у самих крыс его нет (у мышей — есть).

Для экспериментов с человеческими клетками исследователи использовали эмбрионы свиней и коров, однако последние оказались дороже, и в результате ученые остановились на свиньях. За четыре года они провели эксперименты на 1,5 тысячи свиных эмбрионов, в которые вводили индуцированные стволовые клетки человека — такие клетки получают при помощи химического «перепрограммирования» обычных клеток организма.

Введение человеческих индуцированных стволовых клеток в бластоцист свиньи. Фото: Juan Carlos Izpisua Belmonte
Введение человеческих индуцированных стволовых клеток в бластоцист свиньи. Фото: Juan Carlos Izpisua Belmonte

Эмбрионам давали развиваться три-четыре недели, а потом анализировали их ткани на предмет содержания человеческих клеток. Как показали результаты, человеческие клетки в получившихся химерах приживались, но очень слабо.

Такие исследования проводятся на частные деньги — в США государство их не поддерживает по этическим соображениям. Главное опасение: что если в результате таких экспериментов получится животное с мозгом человека? Пока эксперимент Исписуа Бельмонте показал, что, хотя человеческие клетки развивались в мышечную ткань и ткани других органов, в тканях центральной нервной системы эмбрионов их не было.

 Екатерина Боровикова