Ученые успешно вырастили почки, состоящие в основном из человеческих клеток, внутри эмбрионов свиней, что сделало исследователей еще одним шагом на долгом пути к созданию жизнеспособных человеческих органов для трансплантации.
Результаты, опубликованные в журнале Cell Stem Cell, знаменуют собой первый случай, когда твердый гуманизированный орган, содержащий как человеческие, так и животные клетки, был выращен внутри другого вида.
«Это значительный прогресс в области химеризма человека и животного», — говорит Тао Тан, клеточный биолог из Куньминского университета науки и технологий в Китае, который помог создать первый химерный эмбрион человека и обезьяны в 2021 году, но не участвовал в нынешней работе.
Только в США более 100 000 человек в настоящее время стоят в очереди на трансплантацию органов. Подавляющему большинству этих людей необходима трансплантация почки. Чтобы удовлетворить этот спрос на трансплантацию жизненно важных органов, ученые ищут новые методы выращивания органов и тканей у животных.
Достижения последних нескольких лет включают выращивание органов крысы у мышей (и наоборот) и гуманизацию скелетных мышц и эндотелиальной ткани у свиней. Но остаются серьезные препятствия, отчасти из-за того, насколько сложно человеческим клеткам развиваться внутри чужеродного хозяина. Индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки, или ИПСК, которые функционируют как своего рода «стартовый набор» для выращивания многих видов тканей человека, часто погибают при введении животным, поскольку клетки этого вида имеют разные физиологические потребности.
Биолог стволовых клеток Лянсюэ Лай из Гуанчжоуского института биомедицины и здравоохранения в Китае и его команда потратили более пяти лет на совершенствование своих методов повышения выживаемости стволовых клеток человека.
Хотя эмбрионы свиней по-прежнему представляли собой всего лишь отдельные клетки, команда использовала инструмент редактирования генов CRISPR/Cas9, чтобы отредактировать два гена, необходимые для развития почек. Это создало нишу, в которой человеческие ИПСК (Индуцированные стволовые клетки), однажды введенные в космос, могли развиться в клетки почек. Стволовые клетки человека также были модифицированы так, чтобы они содержали особенно активные гены, которые подавляют апоптоз или гибель клеток, чтобы поддерживать клетки в живых достаточно долго, чтобы закрепиться и начать формировать почки.
Затем более 1800 эмбрионов были пересажены суррогатным свиноматкам, пять из которых были собраны для изучения в течение первых 28 дней. У всех пятерых были нормальные почки, соответствующие их уровню развития, а органы содержали от 50 до 60 процентов клеток человеческого происхождения. Это самый высокий процент человеческих клеток, который когда-либо наблюдался в любом органе, выращенном внутри свиньи. По словам исследователей, если пройдет больше времени, нет никаких признаков того, что почки перестанут нормально расти и развиваться, возможно, из-за того, что человеческие клетки будут все больше вытеснять клетки свиньи.
