Учени за първи път успешно отгледаха човешки орган в друго животно.
В ново проучване, публикувано в четвъртък (7 септември) в списанието Клетъчна стволова клетка, изследователите вмъкнаха човешки стволови клетки в генетично модифицирани свински ембриони. Когато те бяха имплантирани в сурогатни майки на свине, ембрионите развиха човешки бъбреци в ранен стадий в рамките на около 28 дни.
Изследването е все още в начален етап, но авторите казват, че тази технология може един ден да помогне за облекчаване на недостига на човешки органи, необходими за трансплантация.
„Органи на плъхове са произведени в мишки, а органи на мишки са произведени в плъхове, но предишни опити за отглеждане на човешки органи в прасета не са успешни“, Liangxue Lai, старши автор на изследването и главен изследовател в Институтите по биомедицина и здраве в Гуанджоу , Китайската академия на науките и университета Wuyi, каза в a изявление.
В предишни експерименти учените събрани свински бъбреци и сърца от генетично модифицирани свине и ги трансплантира в донори на органи в мозъчна смърт, но тази стратегия идва с висок риск човешкото тяло да отхвърли органите на прасетата. Новото изследване има за цел да ограничи този проблем.
„Нашият подход подобрява интегрирането на човешките клетки в реципиентните тъкани и ни позволява да отглеждаме човешки органи при прасета“, каза Лай.
Свързани: Повечето усъвършенствани лабораторни модели на човешки ембриони изглеждат като истински
Бъбреците са два органа с форма на боб, разположени от двете страни на гръбначния стълб, под гръдния кош, които филтрират кръвта и отстраняват отпадъците и излишната вода чрез урината. Те са сред най-често трансплантирани органино липсата на налични бъбреци означава, че има нарастващ списък от хора, които се нуждаят от такъв – например около 100 000 души в САЩ са били в списъка на чакащите за получаване на бъбрек през 2020 г., но само 23 000 са получили такъв.
Едно от решенията е интегрирането на човека стволови клетки които могат да се развият във всякакъв вид клетки, наречени индуцирани плурипотентни стволови клетки (iPSC), в ембрионите на други бозайници, за да създадат „смесени“ или „химерни“ ембриони, които могат да растат човешки органи. Прасетата са добър избор за това, защото техните органи са подобни на нашите както и тяхното ембрионално развитие. Предизвикателството обаче е, че свинските клетки в ембриона могат лесно да изпреварят човешките клетки и изискват различни хранителни вещества и химически сигнали, за да растат.
В новото проучване изследователите преодоляха тези предизвикателства, използвайки CRISPR технология за деактивиране на два гена, които нормално биха позволили на ембрионалните свински клетки да развият бъбреци. Това създаде „ниша“, която човешките iPSC трябва да запълнят. Изследователите също така са манипулирали човешките iPSC, така че е по-вероятно те да се интегрират със свински клетки, като съответстват на техния етап на развитие. Без тази корекция човешките клетки щяха да изпреварят в развитието си своите свински двойници, Науката съобщава.
Екипът имплантира 1820 от химерните ембриони в 13 сурогатни майки на прасета и след това прекъсва бременността и извлича ембрионите около месец по-късно. От тях пет ембриона съдържат бъбреци в ранен стадий, които са съставени от около 50% до 60% човешки клетки и са „структурно нормални“ за този етап на развитие. Те съдържаха клетки, които в крайна сметка щяха да станат уретеритръбовидните структури, които свързват бъбрека с пикочния мехур.
Свързани: Колко дълго могат да останат органите извън тялото, преди да бъдат трансплантирани?
Важно е, че учените потвърдиха, че човешките клетки в ембриона са били главно в бъбреците, а не в други тъкани на ембрионите, като напр. секс или нерв клетки, които биха могли да повдигнат етични въпроси, ако им бъде позволено да достигнат зрялост при малки прасета.
Тази технология все още не е приложена за трансплантация на човешки органи. Едно решаващо препятствие е проблемът с имунното отхвърляне, тъй като бъбреците, създадени от екипа, все още съдържат клетки, получени от свине, като тези, които изграждат кръвоносните съдове. Голям брой свински ембриони също се израждат в проучването, така че ефективността на процеса ще трябва да бъде разгледана в бъдещи изследвания.
Междувременно екипът се надява, че откритията могат да подобрят разбирането ни за развитието на човешките органи и заболяванията на развитието.
„Преди да стигнем до това късно състояние на създаване на органи, които могат да бъдат на рафта за клинична практика, този метод предоставя прозорец за изучаване на човешкото развитие,“ Майкъл Стивън, съавтор на изследването и главен изследовател в Институтите по биомедицина и здраве в Гуанджоу, се казва в изявлението. „Можете да проследите човешките клетки, които инжектирате, и да ги манипулирате, така че да можете да изучавате болести и как се формират клетъчните линии.“