Ученые опубликовали руководство по созданию химерных эмбрионов мыши и человека

Через год после того, как ученые из Университета в Буффало продемонстрировали возможность получения миллионов зрелых человеческих клеток в эмбрионе мыши, они опубликовали подробное описание метода, чтобы другие лаборатории тоже могли его использовать.

Способность производить миллионы зрелых человеческих клеток в живом организме-химере, содержащем клетки двух видов, критически важна для реализации потенциала стволовых клеток в лечении болезней человека. Но для получения этих зрелых клеток человеческие праймированные стволовые клетки необходимо вернуть в более раннее, менее развитое наивное состояние, чтобы они могли совместно развиваться с внутренней клеточной массой в бластоцисте мыши.

Протокол, описывающий, как это сделать, теперь опубликован в Nature Protocols. Ученых пригласили к публикации из-за значительного интереса, вызванного их первоначальной работой в мае прошлого года.

«Эта статья позволит многим ученым использовать эту новую платформу для изучения интересующих их человеческих заболеваний», — сказал старший автор Цзянь Фэн. «Со временем это преобразует биомедицинские исследования в сторону более эффективного использования человеческой модели для непосредственного изучения практически любого врожденного состояния. Это стимулирует непредвиденные открытия».

Протокол позволит создавать модели животных, которые, по словам Фэна, дают гораздо более реалистичную картину эмбрионального развития. Эти модели также могут раскрыть механизмы многих заболеваний, особенно врожденных.

Улучшенные модели мышей

«Этот пошаговый протокол позволит другим ученым использовать наши методы для создания химер и изучения заболеваний, в которых они эксперты», — сказал Фэн. «Это приведет к созданию лучших моделей мышей для различных человеческих болезней, таких как серповидноклеточная анемия, COVID-19, или нарушений развития».

В статье показано, как:

• Генерировать наивные человеческие плюрипотентные стволовые клетки из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пациентов.
• Создавать мышино-человеческие химеры с использованием этих клеток.
• Количественно определять количество человеческих клеток в химерах.

«С помощью нашего метода теперь можно отслеживать развитие наивных человеческих плюрипотентных стволовых клеток в химерных эмбрионах в реальном времени», — сказал Фэн. Эти клетки можно манипулировать генетически или фармакологически, получая ценную информацию о развитии и болезнях человека.

Например, можно пометить клетки зеленым флуоресцентным белком, встроенным в ген гемоглобина, чтобы изучать развитие человеческих эритроцитов в химерах.

Другое применение — создание гуманизированных моделей мышей для изучения болезней. «Эти мыши содержат критически важные человеческие клетки, ткани или даже органы, что точнее отражает состояние человека», — пояснил Фэн. Поскольку человеческие клетки создаются во время развития эмбриона мыши, достигается лучшее соответствие и нет отторжения.

Органы для трансплантации в будущем

Позволяя другим улучшать метод и адаптировать его для создания химер у более крупных животных, этот протокол может также привести к созданию человеческих органов для решения острой нехватки донорских органов.

«Если наивные человеческие плюрипотентные стволовые клетки смогут генерировать значительное количество зрелых человеческих клеток у других, более крупных видов, появится возможность создавать человеческие ткани или даже органы в химерных животных», — объяснил Фэн.

Это станет возможным с помощью комплементации бластоцисты, когда нормальные плюрипотентные стволовые клетки одного вида могут восстановить орган для этого вида в бластоцисте другого вида, генетически модифицированного так, чтобы не выращивать этот конкретный орган.

«В конечном счете, лучшее понимание того, как человеческие клетки развиваются в химерах, может позволить генерировать человеческие клетки, ткани и органы в полностью искусственной системе и коренным образом изменить лечение многих болезней», — заключил Фэн. «Исследования с использованием химер — это мост, который необходимо пересечь, чтобы достичь этой возможности».