Прорыв в создании химерных организмов: новые возможности для науки и медицины

Ученые из Института Солка сообщают о значительных успехах в интеграции стволовых клеток одного вида в ранние эмбрионы другого, что открывает новые пути для создания трансплантируемых органов и изучения развития.

Ключевые достижения

В статье, опубликованной 26 января 2017 года в журнале Cell, исследователи под руководством профессора Хуана Карлоса Исписуа Бельмонте представили следующие результаты:

• Органы крысы в мыши: Используя технологию редактирования генов CRISPR-Cas9, они отключили у мышиных эмбрионов ген, ответственный за формирование поджелудочной железы. Затем в эмбрионы ввели крысиные плюрипотентные стволовые клетки с работающим геном поджелудочной железы. В результате у развившихся мышей сформировалась поджелудочная железа крысы. Аналогичным способом удалось вырастить у мышей сердце и глаза крысы.
• Неожиданное открытие: Крысиные клетки также сформировали у мыши желчный пузырь — орган, который отсутствует у самих крыс. Это указывает на решающую роль среды организма-хозяина в управлении развитием органов.
• Человеческие клетки в эмбрионах крупных животных: Ученые впервые успешно интегрировали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS) человека в эмбрионы свиней и крупного рогатого скота. Некоторые эмбрионы показали, что человеческие клетки начали специализироваться и превращаться в предшественники тканей. Эксперимент был остановлен на 4-й неделе для оценки безопасности.

Значение и перспективы

• Медицина: Исследование — первый шаг к потенциальному выращиванию трансплантируемых человеческих органов в животных (например, свиньях), чьи размеры органов и физиология схожи с человеческими.
• Наука: Технология предоставляет уникальный инструмент для изучения раннего эмбрионального развития, формирования органов, эволюции видов и болезней человека.
• Безопасность: Мыши с крысиными органами были здоровы и имели нормальную продолжительность жизни, что подтверждает корректность развития.

Вызовы и ограничения

• Интеграция клеток эволюционно далеких видов (человек-свинья) оказалась сложнее, чем близкородственных (крыса-мышь). Эффективность и уровень вклада человеческих iPS-клеток в эмбрионах свиней были значительно ниже.
• Выращивание человеческих органов в грызунах непрактично из-за разницы в размерах и развитии.
• Исследование находится на ранней стадии, и перед созданием медицинских терапий на его основе предстоит преодолеть серьезные трудности.

Хуан Карлос Исписуа Бельмонте: «Наши открытия дают надежду на продвижение науки и медицины... Мы показали, что точно направленная технология может позволить организму одного вида производить конкретный орган, состоящий из клеток другого вида».

Цзюнь У, ведущий автор: «Наши эксперименты на грызунах раскрывают глубокую тайну... Это подчеркивает важность среды хозяина в контроле развития органов и эволюционного видообразования».