Наука про ягнят: тепер ми можемо вирощувати людські клітини в вівцях

Дивні істоти вийшли з лабораторії Пабло Росса в Каліфорнійському університеті в Девісі. Вони не є ні суто вівцями, ні повністю людьми. Натомість, вони є чимось середнім між ними.

Минулого тижня в Американській асоціації розвитку науки Росс оголосив, що він і його колеги успішно виростили ембріони нелюдських тварин, які містять людські клітини, що є другим проривом у своєму роді за останній рік, і що він і його колеги успішно виростили ембріони нелюдських тварин. Раніше в якості господарів виступали свині. Тепер це вівці.

Вони мають потенціал зробити революцію в трансплантації органів і допомогти врятувати тисячі життів.

Ці гібриди людини і тварин, або міжвидові химери, є не просто продуктом химерних експериментів, зроблених заради науки. Вони мають потенціал зробити революцію в трансплантації органів і допомогти врятувати тисячі життів щороку в Америці і в усьому світі.

• Чи може суперкомп’ютер врятувати нас від коронавірусу? Ми поговорили з людиною, яка знає.
• Техніка мінусового переохолодження може допомогти трансплантованим органам довше виживати
• Вченим вдалося надрукувати справжнє серце з людських клітин на 3D-принтері

Хоча цей прорив наближає нас на крок до вирощування трансплантаційних органів всередині тварин-хазяїв, він також має певний етичний багаж. Фахівці з біоетики та захисники тварин ставлять під сумнів, чи варті дослідження гібридів людини і тварини потенційних витрат на благополуччя тварин або ризику створення нелюдських тварин з людськими якостями.

Чому химери?

За даними Міністерства охорони здоров’я та соціальних служб США, в Америці існує дефіцит органів, через який щодня помирає близько двадцяти людей в очікуванні трансплантації. За вирахуванням приблизно 16 000 відповідних донорів і 33 600 трансплантацій у 2015 році, майже 120 000 пацієнтів залишилися в листі очікування. Простіше кажучи, пропозиція органів недостатня, щоб задовольнити попит.

Ембріон свині, якому ввели людські стовбурові клітини, виріс до чотирьох тижнів (Інститут Салка).

“Трансплантація органів була надзвичайно успішною і врятувала багато життів”, – сказав Росс, вчений-зоолог з Каліфорнійського університету в Девісі, в інтерв’ю Digital Trends. “Проблема в тому, що є ті, хто отримує органи, і ті, хто не отримує, тому що органів для трансплантації недостатньо”.

Але якби вчені змогли вирощувати людські органи всередині тварин-носіїв, вони потенційно могли б створити достатню кількість органів, щоб усунути дефіцит, рятуючи тисячі життів щорічно в одних тільки США.

Нові результати підкреслюють перспективність химерних організмів для науки і медицини

Попередні дослідження химерних організмів, в тому числі одне, в якому вчені виростили підшлункову залозу щура всередині миші, дають підстави для такого підходу. Але людські органи набагато більші за щурячі, тому Россу та його колегам довелося зосередитися на більших піддослідних тваринах.

“Якщо ми хочемо виростити людський орган, нам доведеться звернутися до тварин, більших за мишу або щура”, – сказав він. “Свині та вівці мають деякі важливі характеристики, які зроблять їх хорошим видом для вирощування людського органу”.

“Якщо ми хочемо виростити людський орган, нам доведеться звернутися до тварини, більшої за мишу чи щура”.

З одного боку, органи свиней і овець за розміром і формою подібні до органів дорослої людини. А оскільки вони відносно швидко ростуть, то певні органи можна вирощувати, по суті, на замовлення. Останні досягнення в галузі генної інженерії дають вченим підстави для оптимізму, що вони можуть навіть генетично адаптувати органи для більшої сумісності з їхніми людськими реципієнтами.

“Це перший крок у довгій серії етапів, щоб в кінцевому підсумку отримати фактично повний людський орган, який буде розвиватися у живої народженої вівці”, – сказав в інтерв’ю Digital Trends Інсу Хюн, фахівець з біоетики з Університету Кейс Вестерн Резерв, який не брав участі в дослідженні. “Потім, ми сподіваємося, він пройде весь шлях до дорослого віку і стане достатньо великим для трансплантації”.

Як це робиться

Гібриди людини і тварин можуть мати довгу міфічну історію, але з наукової точки зору вони досить нові. Лише в минулому році Росс і його колеги зробили фурор, опублікувавши в журналі Cell доповідь, яка показала, що вони успішно розробили ембріон свині з людськими клітинами. В ембріонах-хазяїнах було небагато людських клітин – приблизно одна на 100 000 – але виживання навіть декількох з них стало основою для новаторського дослідження. За словами Росса, аналіз ДНК показав, що останні ембріони овець досягли співвідношення приблизно одна людська клітина на 10 000 клітин, що є прогресом, але все ще недостатньо ефективним для успішного вирощування органів для трансплантації.

Редагування геному за допомогою CRISPR-Cas9

Ось як працювало нещодавнє дослідження.

Для початку вчені ввели стовбурові клітини людини в ембріон вівці на ранній стадії розвитку. Приблизно у тижневому віці вони імплантували цей химерний ембріон в самку вівці і дали йому розвиватися протягом 28 днів. Після цих чотирьох тижнів дослідники евтаназували вівцю і провели аналіз ДНК химерних ембріонів, щоб побачити, наскільки добре розвинулися стовбурові клітини людини.

Завдяки досягненням генної інженерії, вчені можуть використовувати інструменти редагування генів, такі як CRISPR, для створення тварин-хазяїв, які розвиваються без певного органу. Таким чином, введені стовбурові клітини людини заповнюють порожнечу відсутнього органу і розвиваються в потрібний орган у міру дозрівання ембріона.

“Ми не знаємо, який тип стовбурових клітин людини може мати таку властивість – створювати химеру”.

“Що нам знадобиться в цьому місці в цей конкретний час, так це людські клітини, які повинні бути саме там, щоб відповісти на цю потребу в утворенні підшлункової залози”, – сказав Росс. “І ці людські клітини не будуть конкурувати з клітинами свиней або овець. Клітини потрібні саме в той момент, а це означає, що клітини будуть потрібні випадковим чином по всьому тілу, тому що ми ще не можемо направити клітини тільки туди і нікуди більше”.

Одне з головних питань зараз полягає в тому, які стовбурові клітини людини є найбільш успішно адаптивними.

“Ми не знаємо, який тип стовбурових клітин людини може мати цю властивість створювати химеру, зокрема міжвидову химеру”, – сказав Росс.

Зіткнувшись з протиріччями

Дослідження химер між людиною і твариною є суперечливими, але вони набувають все більшої популярності. У 2016 році Національний інститут охорони здоров’я (NIH) оголосив про плани зняти мораторій на такі дослідження.

Проте, захисники добробуту тварин стурбовані тим, що ці дослідження посягають на благополуччя піддослідних. Фахівці з біоетики також занепокоєні тим, що ці експерименти можуть призвести до розвитку незвично схожих на людину істот.

Важливим моментом, як заявив Хюн, є те, “чи створюєте ви великих тварин, які більш-менш біологічно є людьми у важливих аспектах, чи можуть мати статус, який трохи вищий з моральної точки зору, ніж звичайна вівця”.

“Існує занепокоєння, що такі види експериментів створюють морально неоднозначних істот”, – додав він. “Ми знаємо, що таке вівці, і ми знаємо, що таке люди, але як щодо овець, які мають великий внесок людських клітин або цілого людського органу? Це щось нове, де це знаходиться в спектрі?”

Хюн сказав, що його особисте занепокоєння зосереджене навколо добробуту тварин, щоб піддослідні жили комфортно і з ними поводилися гуманно.

“Занепокоєння щодо особистості тварини, [поки] ми тримаємося подалі від мозку, ще не є проблемою, про яку варто турбуватися”, – сказав він.

“У мене немає статистики щодо кількості тварин, яких щодня вбивають заради бекону, але вона значно більша”.

Росс визнав важливість цих занепокоєнь і підкреслив, що всі їхні дослідження проводяться під наглядом і регулюванням біомедичних досліджень. Однак, коли мова йде про занепокоєння щодо створення тварин, які більш-менш біологічно є людьми, Росс вказав на попередні дослідження, які показали, що види-хазяї все ще вирощують свої специфічні для виду органи, незалежно від введених стовбурових клітин.

“Але в той же час, оскільки ми вчені, ми не збираємося просто йти з тим, у що ми віримо або очікуємо, що станеться, – сказав він, – Ми хочемо виміряти це. Ми хочемо отримати наукову інформацію, щоб повідомити, чи є це чимось прийнятним, чи ні”.

Що стосується питань добробуту тварин, Росс підкреслив, що з тваринами в цих випадках будуть поводитися гуманно і вони принесуть величезну користь суспільству, яка для багатьох може переважати негативні сторони.

“Якщо це [дослідження] стане успішним, то виникне занепокоєння щодо використання тварин на благо людини, – сказав він. “Але ви повинні враховувати, що ми використовуємо великих тварин для їжі, роботи, одягу та емоційного комфорту. У мене немає статистики, скільки тварин щодня вбивають на сало, але це значно більше [ніж тих, які будуть використані для трансплантації органів]. На кілька порядків більше. Це вибір, який має зробити суспільство”.

Рекомендації редакції

• Чи може хлорохін вилікувати коронавірус? Ось що говорить наука
• Вчені хочуть імплантувати тваринам міні-мозок людини
• Біотехнологічна компанія 3D-друкує мініатюрне людське серце зі стовбурових клітин
• Ми стали ще на крок ближче до людських нирок на замовлення
• Стартап хоче повернути назад хвороби Паркінсона і Альцгеймера за допомогою екстракту людської крові

Source: digitaltrends.com