Химера человека и свиньи

Химера человека и свиньи

Химера, созданная из клеток мышей и крыс.

Химера мыши и крысы в возрасте одного года.

Процесс введения клеток человека в эмбрион свиньи.

Увеличенное изображение клеток человека (зелёные), способствующих развитию сердца 4-недельного эмбриона свиньи.

Эмбрион свиньи, которому были введены клетки человека.

Этот эмбрион содержит клетки и мышей, и крыс.

Международная команда исследователей опубликовала первый рецензируемый отчёт о создании эмбриона химеры человека и свиньи. Такое достижение (пусть и вызывающее этические разногласия) является шагом в сторону выращивания животных с органами, пригодными для трансплантации человеку.

Напомним, что буквально вчера специалисты из других организаций также сообщили о том, что им удалось получить гибридные эмбрионы мыши и крысы.

Идея заключается в том, чтобы вводить человеческие стволовые клетки в эмбрионы животных и позволять им вырастать в необходимый для дальнейшей пересадки орган. И хотя сегодня учёные уже могут "превращать" стволовые клетки в различные виды клеток в лабораторных условиях например, в чашках Петри, и даже печатать из них органы, результаты таких работ не сопоставимы с теми, когда целый орган создаётся самой природой внутри эмбрионов.

Иными словами, даже самые лучшие учёные сегодня не могут выращивать жизнеспособные человеческие органы в лабораторных условиях, используя только лишь клетки человека (Даже кожа пока получается неполноценной, так как не имеет в своём составе кровеносных сосудов, не говоря уже о более сложных органах.)

Недавний же научный эксперимент доказывает, что человеческие клетки могут быть введены в нечеловеческий организм, выжить и даже расти внутри своего нового хозяина-животного (например, в организме свиньи).

Подобные модифицированные животные могут обеспечить исследователей новыми моделями для тестирования лекарств и помочь им изучить ранние этапы развития человека.

Кроме того, такое биомедицинское достижение оставалось давней мечтой многих хирургов-трансплантологов, надеющихся решить критическую нехватку донорских органов. Сегодня только в США каждые десять минут один человек встаёт в очередь ожидания на пересадку того или иного органа. И каждый день около 22 человек из этого списка умирают, не дождавшись процедуры трансплантации. В связи с этим возникает вполне закономерный вопрос: что если проблему нехватки органов будут решать не за счёт доноров, а за счёт выращивания их внутри организмах животных? При этом понятно, что они в итоге будут лишены необходимого органа, то есть погибнут.

Тем не менее с получением первых гибридных существ мечта стала на один шаг ближе к реальности. Исследователи под руководством специалистов из Института Солка (Salk Institute) создали то, что в науке известно под словом "химера" — организм, содержащий клетки двух разных видов.

Существует два способа создания химеры. Первый предполагает внедрение органов одного животного в другого. Но это очень рискованный метод, поскольку иммунная система "принимающей стороны" может отвергать новый орган.

Второй способ – начать работу на эмбриональном уровне, внедряя клетки одного животного в эмбрион другого. Таким образом, процедура позволяет клеткам двух разных видов расти вместе в гибриде. Именно на эту методику и сделали ставку специалисты Института Солка.

Некоторые учёные уверены, что именно такой способ в конечном счёте сможет решить ряд биологических проблем, связанных с выращиванием органов в лабораторных условиях.

При создании химер учёные, как правило, внедряют плюрипотентные стволовые клетки из одного вида в зародыш второго вида на раннем этапе развития. Между тем, многие предыдущие эксперименты показали, что получить на практике жизнеспособные гибридные эмбрионы достаточно сложно.

Изначально исследователи в рамках недавнего эксперимента использовали технологию редактирования генома CRISPR с целью создания эмбриона мыши без генов, которые отвечают за формирование нужных органов. Затем учёные вводили стволовые клетки крыс в эмбрионы мышей, а далее имплантировали эмбрионы в матку мышей. По той причине, что клетки крыс по-прежнему содержали гены, отвечающие за формирование органов, полученные химеры в результате имели органы, которые в основном состояли из клеток крыс. Животные жили до двух лет. Это нормальная продолжительность жизни для мышей.

Читайте также:  Промывка пластиковой системы отопления

Следующим шагом стала попытка гибридизировать два отдалённо родственных вида: человека и свинью. Исследователи вводили один из трёх типов индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека в эмбрионы свиней, чтобы увидеть, какие из них в итоге будут лучше выживать.

Как пишет издание Nature, эти три типа клеток включали некие "нормальные" клетки, клетки, процесс дифференциации которых в ткани уже был запущен, и клеток в промежуточном состоянии и всё ещё имеющих неограниченный потенциал развития. Последние показали наилучший результат.

"Мы попробовали использовать три разных типа человеческих клеток, которые по сути представляют собой три разных периода процесса развития", — говорит ведущий автор исследования Цзюнь У (Jun Wu) из Института Солка.

Учёные вводили "идеальные" клетки (последние в списке выше) человека в эмбрионы свиней, и эмбрионы при этом нормально развивались. Позднее эти зародыши были внедрены в матки взрослых свиней.

Исследователи позволили химерам человека и свиньи развиваться только на протяжении трёх-четырёх недель, а после уничтожали их (в соответствии с этическими нормами).

Команда учёных получила 186 жизнеспособных гибридных эмбрионов из 1400 взятых первоначально и довела их до поздней стадии развития. По словам У, в итоге в каждой химере человека и свиньи было по одной клетке человека на 100 тысяч остальных клеток.

В целом, это, конечно, очень низкий процент. И такие результаты могут представлять проблему для использования метода в долгосрочной перспективе, считает Кэ Чэн (Ke Cheng), эксперт по стволовым клеткам из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл.

Исследователи также отмечают, что на усовершенствование технологии и обкатку для последующего использования её в качестве метода создания функционирующего человеческого органа могут уйти годы. Но уже сейчас технологию можно использовать, как способ изучения развития зародышей человека и понимания природы болезней. В этом отношении полученные результаты важны не меньше, чем способность создавать донорские органы.

Ещё недавно подобные эксперименты с химерами человека и животного были за пределами досягаемости во многих странах. И даже сегодня подобные работы невозможно проводить в рамках государственного финансирования в США (команда из Института Солка пользуется лишь частными взносами на свои эксперименты). Хотя этот вопрос уже поставлен на обсуждение.

Кроме того, общественное мнение также затрудняет создание организмов, которые являются частично человеком частично животным.

Но, по мнению У, людям всего лишь надо вспомнить (как бы это странно не прозвучало) о мифических химерах, чтобы изменить свою точку зрения или же просто по-новому взглянуть на проблему. Он напоминает, что химерами можно назвать и гибриды людей и птиц — тех, кого в некоторых религиях называют ангелами.

"В древних цивилизациях химеры были связаны с Богом. И наши же предки считали, что такие гибридные формы могли защитить людей", — говорит У. В некотором смысле это именно то, на что надеются учёные: гибриды людей и животных в один прекрасный день будут именно защищать людей.

О результатах своих "гибридных" работ исследователи подробно рассказали в статье научного издания Cell.

Зачем ученые создали гибрид свиньи и человека, а затем его умертвили

Международной группе ученых под руководством испанца Хуана Бальмонте, известного своими работами в области стволовых клеток, удалось создать эмбрионы химер человека и свиньи, которые в будущем могут стать источником донорских органов. Другая команда исследователей вылечила врожденную глухоту у мышей с помощью вирусов. «Лента.ру» рассказывает об успехах генной инженерии, связанных с медициной.

Читайте также:  Современный дом своими руками

Материалы по теме

Чтобы развеять страхи, нужно понять, что и как делают ученые, создающие химер. Основной материал, с которым работают исследователи, — стволовые клетки, которые обладают плюрипотентностью — способностью превращаться в другие клетки организма (нервные, жировые, мышечные и так далее) за исключением плаценты и желточного мешка. Их внедряют в зародыши других организмов, после чего эмбрион развивается дальше.

Именно таким образом международной группе ученых из США, Испании и Японии удалось создать химеры свинья-человек, крыса-мышь и корова-человек. Они сообщили об этом в статье, опубликованной в журнале Cell и ставшей первым документом, подтверждающей успешную «химеризацию» далеких в родственном отношении видов.

Основной проблемой является то, что мало внести плюрипотентные клетки в эмбрион и ждать, что получится что-то путное. Вместо этого может получиться организм с катастрофическими нарушениями в развитии, включая образование тератом. Нужно выключить гены в зародышах-реципиентах таким образом, чтобы они не смогли сформировать специфические ткани. В этом случае внедренные стволовые клетки берут на себя задачу по выращиванию недостающего органа.

Сначала ученые ввели стволовые клетки крыс в мышиные эмбрионы на стадии бластоцисты, когда плод представляет собой шар из нескольких десятков клеток. Этот метод называется комплементацией эмбриона (embryo complementation). Целью эксперимента было выяснить, какие факторы играют ведущую роль в межвидовом химеризме. Зародыши были перенесены в тело самок мыши, после чего развились в живых химер, одна из которых дожила до двухлетнего возраста.

Гены в эмбрионах выключались с помощью технологии CRISPR/Cas9, которая вносит разрывы в специфичные участки ДНК. Например, исследователи при тестировании используемого ими подхода блокировали активность гена, который играет важную роль в формировании поджелудочной железы. Родившиеся мыши в результате умирали, однако при внедрении плюрипотентных клеток крыс в эмбрионы недостающий орган развивался. Также ученые отключали ген Nkx2.5, без которого эмбрионы страдали от серьезных пороков развития сердца и оказывались недоразвитыми. Химеризация помогла зародышам достичь нормального роста, однако получить живых химер так и не удалось.

Исследование полученных крыс-мышей показало, что различные мышиные ткани содержали разную долю клеток крыс. Когда ученые попытались внести крысиные клетки в бластоцисты свиней, а затем провели генетический анализ четырехнедельных эмбрионов, они не обнаружили ДНК грызунов. Это говорит о том, что не все животные подходят для химеризации друг с другом, и успешное прививание стволовых клеток одних эмбрионам других может зависеть от генетических, морфологических или анатомических факторов.

Читайте также:  Томат утренняя роса характеристика и описание сорта

Главной же целью ученых было создание химеры человека и свиньи, чтобы проследить, как человеческие ткани будут развиваться внутри зародыша нежвачного парнокопытного животного. Они использовали бластоцисты свиньи и с помощью лазерного луча проделали микроскопические отверстия для последующей инъекции различных групп плюрипотентных клеток, которые выращивались в различных условиях. Затем эмбрионы пересаживались в свиноматок, где успешно развивались. Отслеживание динамики человеческого материала проводилось при помощи флуоресцентного белка, на производство которого были запрограммированы человеческие стволовые клетки.

В итоге в свином эмбрионе были сформированы клетки, являющиеся предшественниками различного вида тканей, в том числе сердца, печени и нервной системы. Гибридам свиньи и человека позволили развиваться в течение трех-четырех недель, после чего уничтожили их по этическим соображениям.

Американские ученые из Бостона недавно смогли вернуть слух мышам, страдающим от редкого генетического расстройства функций внутреннего уха. Для этого они использовали биологическую систему доставки генов (вектор) на основе обезвреженных вирусов. Исследователи модифицировали аденоассоциированный вирус, который заражает людей, однако не вызывает заболеваний.

Инфекционный агент способен проникать в волосковые клетки — рецепторы слуховой системы и вестибулярного аппарата у животных. Биотехнологи использовали вектор для ремонта дефектного гена Ush1c в клетках только что родившихся живых мышей. Эта мутация вызывает глухоту, слепоту и нарушения равновесия. В результате у животных улучшился слух, что позволило им различать даже тихие звуки.

Генная инженерия, таким образом, — не способ создания угрожающих человечеству мутантов. Это постоянно улучшающийся набор методов и средств по улучшению жизни и здоровья людей, особенно тех, кто сильно в этом нуждается. Поскольку создание химер и генная терапия не так просты в осуществлении и порой требуют хитроумных решений, развитие биотехнологий происходит не так быстро, как хотелось бы. Однако ежегодно публикуются десятки научных работ, которые углубляют и обогащают наши знания и умения.

Люди-свиньи встречались каждому, и даже чаще, чем хотелось бы, однако этот экземпляр по-настоящему шокировал мир. Речь идет о реальном гибриде – смеси животного и человека, который целый месяц жил в Калифорнии. Под присмотром своих создателей.

«Мы начали с того, что года три-четыре назад смогли вырастить поджелудочную железу мыши внутри лабораторной крысы и наоборот. Мы получили некую химеру, смесь двух разных особей. Если этот принцип применить к человеку и свинье, то в будущем можно вырастить поджелудочную железу человека внутри организма свиньи», – рассказал профессор Хиро Накаучи.

Чем же так провинились свиньи? Просто их ДНК очень схожа с человеческой. Американские ученые работали по технологии ЭКО. Иными словами, суррогатной матери – свинье – ввели смесь человеческих и животных клеток. Из более чем 2 тысяч подсаженных эмбрионов выжили 186. Авторы проекта использовали опыт своих коллег, которые несколько лет назад пытались создать гибрид человека и мыши.

«Мы начали этот проект, используя две похожие породы мышей. Мы взяли некоторые клетки мыши и постарались их вживить в тело крысы. И продолжили эксперимент», – рассказал автор исследования Хуан Карлос Исписуа Бельмонте.

Жизнь «свино-человека» была недолгой. Эксперимент решили завершить через 28 дней. Однако ученые говорят: за это время им удалось совершить невероятное. Впервые в истории человеческие клетки развивались внутри организма другого млекопитающего. А это значит, что в будущем таким образом можно выращивать органы для трансплантации. И они, по словам американцев, будут «идеальными».

«>

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector