Ученые впервые создали зародыш с клетками человека и свиньи

[Александр Васильевич]

Ученые впервые создали зародыш с клетками человека и свиньи



МОСКВА, 27 янв — РИА Новости. Международная группа генетиков впервые создала полноценные химерные зародыши, в которых свиньи сочетаются с клетками человека и других млекопитающих. Это открывает дорогу выращиванию человеческих органов в теле животных, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell.

"Работа над этой проблемой заняла четыре года. Мы явно недооценивали, как много усилий понадобится для реализации этой задачи. Это первый важный шаг на пути выращивания органов человека в теле свиньи. Сейчас нам нужно понять, как заставить клетки человека превращаться в нужные органы, чтобы реализовать нашу реальную задачу — научиться выращивать трансплантируемые органы", — заявил Хуан Бельмонте (Juan Belmonte) из института Салка в Ла-Хойе (США).

Примерно 15 лет назад биологи начали активное обсуждение возможности так называемой ксенотрансплантации — пересадки органов животных в тело человека. Для воплощения этой идеи, как казалось ученым, нужно решить простую задачу — заставить иммунную систему не отторгать чужие органы.

Решение, как можно догадаться, до сих пор не найдено, хотя сейчас генетики разрабатывают особые методы, позволяющие сделать органы свиней и других животных невидимыми для иммунной системы человека. Только в прошлом году известный американский генетик Джордж Черч приблизился к решению этой задачи, удалив часть меток "свой-чужой" при помощи геномного редактора CRISPR/Cas9.



Бельмонте и его коллеги применили эту же систему для решения задачи методом "от противного" — путем выращивания человеческих органов для трансплантации внутри организма свиньи. Такие органы можно создать, если ввести в зародыш свиньи стволовые клетки человека в строго определенный период развития, получив так называемую химеру — организм из двух или более наборов разнородных клеток.

Подобные эксперименты, как рассказывают ученые, уже давно и успешно ведутся на мышах, однако на больших животных, таких как свиньи или обезьяны, опыты пока не проводились или заканчивались неудачно. Команда Бельмонте сделала большой шаг к реализации подобных задач, научившись внедрять фактически любые клетки в зародыши свиней и мышей при помощи CRISPR/Cas9.

Этот редактор ДНК используется в качестве своеобразного "киллера", избирательно убивающего часть клеток зародыша в момент формирования того или иного органа. Тогда ученые вводят в питательную среду стволовые клетки другого вида, которые заполняют пустующую нишу и начинают превращаться в орган, "заготовка" которого была уничтожена. Другие ткани и органы не затрагиваются, что важно по этическим причинам.

Проверив работу этой методики на мышах и вырастив у них крысиные поджелудочные железы, ученые потратили почти четыре года на ее адаптацию для работы с человеческими и свиными клетками. Проблема заключалась в том, что зародыш свиньи развивается в три раза быстрее, чем человеческий, и Бельмонте и его коллеги долго подбирали правильные сроки для имплантации человеческих клеток.

Решив эту задачу, ученые заменили будущие клетки мускулов в нескольких десятках зародышей свиньи и имплантировали их обратно в утробу приемных матерей. Примерно две трети зародышей успешно развивались на протяжении месяца, после чего ученым пришлось прекратить эксперимент по этическим причинам в соответствии с американским законодательством.

Ученые в скором будущем смогут пересаживать человеку свиное сердце
Благодаря использованию органов генетически модифицируемых животных исследователи смогли избежать негативной реакции иммунной системы при трансплантации.

Этот успех, как отмечает Бельмонте, открывает дорогу созданию полноценных органов человека, готовых для пересадки и не отторгающихся организмом. Сейчас Бельмонте и его коллеги работают над адаптацией CRISPR/Cas9 для работы в организме свиньи и получением необходимых разрешений на такие опыты.

https://ria.ru/20170127/1486605184.html?in=t

[Александр Васильевич]

Война химер. Зачем ученые создают "получеловека-полуобезьяну"



МОСКВА, 7 авг — РИА Новости, Альфия Еникеева. Две международные исследовательские группы, не экономя на ресурсах, соревнуются, кто первым создаст жизнеспособное существо из клеток разных животных. За последние три года ученые внедрили крысам мышиные клетки и получили живой эмбрион свиньи с человеческими клетками. На очереди — химера обезьяны и человека.

Генетическая гонка

В январе 2017 года с разницей в сутки два самых авторитетных научных журнала — Nature и Cell — опубликовали статьи, о которых сообщили тогда практически все мировые СМИ. Авторами первой были биологи из Токийского и Стэнфордского университетов (Япония и США), второй — ученые из Института биологических исследований Солка (США) и Католического университета Мурсии (Испания). В обеих публикациях речь шла о химерных эмбрионах — существах, в разных клетках которых присутствуют ДНК нескольких организмов, чаще всего двух, но бывает, что трех и даже четырех.

Химеры — это не гибриды, рождающиеся в результате скрещивания представителей разных видов. Они возникают, как правило, искусственно, когда исследователи в строго определенный момент развития зародыша вводят ему стволовые клетки неродственного животного. Для этого с помощью генетического редактора CRISPR/Cas9 избирательно уничтожается часть эмбриональных клеток, из которых должен сформироваться тот или иной орган. Затем в питательную среду зародыша внедряют стволовые клетки другого вида. Они и превращаются в орган, чью заготовку уничтожили.

Японцы сумели таким образом вырастить крыс с мышиной поджелудочной железой, а американцы и испанцы после тренировки на грызунах создали жизнеспособные эмбрионы свиней с человеческими мускулами. И если "полулюдей-полусвиней" уничтожили на 28-е сутки развития по этическим соображениям, то крысам ученые позволили достичь половозрелого возраста. Затем грызунов умертвили, а их поджелудочные железы пересадили мышам, страдающим диабетом. Органы прижились, а мыши выздоровели.


_{Схема процедуры выращивания свиней с органами человека
© Фото : Wu et al. / Cell 2017
На первом этапе ученые внедрили плюрипотентные стволовые клетки крысы — они могут дифференцироваться почти во все типы клеток — в эмбрион свиньи. Однако попытка была неудачной: клетки грызунов не прижились в зародышах свиней. На втором этапе исследователи вводили человеческие плюрипотентные клетки в свиной эмбрион. В результате получилась химера — эмбрион свиньи с человеческими мускулами.}

"Во всех этих экспериментах речь идет, в первую очередь, о потенциале выращивания органов человека в животных. Пока эта область регенеративной медицины — выращивание отдельных человеческих органов вне тела — буксует. Коллеги хотят экспериментально убедиться, что у этого направления есть будущее. Опыты с животными и эмбриональными клетками человека — промежуточный этап для подтверждения или опровержения возможности в принципе создать функциональный орган в чужеродном окружении", — объяснил РИА Новости ведущий сотрудник института физико-химических исследований RIKEN (Япония) и заведующий лабораторией экстремальной биологии КФУ Олег Гусев.

Частично человек

Этим летом противостояние американо-японской и американо-испанской команд вышло на новый уровень. В июне биологи под руководством профессора Института медицинских наук Токийского университета Хиромицу Накаучи разместили в открытом доступе предварительную версию научной статьи, описывающей эксперименты с клетками приматов.

Стволовые клетки шимпанзе ученые вполне успешно внедрили в пятидневные эмбрионы макак-резусов, а вот соединить клетки человека и обезьяны решились только в чашке Петри. Из этой смеси, кстати, сформировалась функциональная сердечная ткань, но продолжать эксперимент с человеческими клетками на зародыше шимпанзе исследователи не стали — из этических соображений.

Спустя месяц профессор Накаучи получил от японского правительства разрешение на трансплантацию звериного эмбриона, содержащего человеческие клетки, в матку суррогатной самки грызуна.
Биологи планируют внедрить клетки человека в эмбрион мыши, затем подсадить его взрослой самке и позволить развиваться после оплодотворения 14,5 суток. Также исследователи хотят провести подобные опыты на крысах (зародыши проведут в матке 15,5 суток) и свиньях. Ученые обещают, что если в мозге эмбриона будет более 30 процентов человеческих клеток, то эксперимент прекратят. Поэтому бояться появления полулюдей-полумышей или полусвиней не стоит.

Обойти запреты

Специалисты Института биологических исследований Солка и Католического университета Мурсии подобных оговорок не делают. Хотя, по сообщениям испанской газеты El País, они уже вырастили первый химерный зародыш обезьяны с клетками человека. Для этого биологам пришлось привлечь к работе коллег из Китая — страны, чье законодательство считается наиболее мягким в отношении экспериментов с человеческими клетками и эмбрионами. По данным газеты, химеру человека и обезьяны создали в одной из научных лабораторий Поднебесной.

Эстрелья Нуньес — исследовательница, занятая в эксперименте, — рассказала журналистам, что зародыши обезьяны с человеческими клетками развивались нормально, но затем их уничтожили из этических соображений. Правда, на какой день это произошло, не уточнила.

"Итоговая цель — создать человеческий орган, подходящий для трансплантации, однако сам путь к цели столь же интересен для ученых", — цитирует Нуньес El País.
По словам Олега Гусева, особых этических сложностей в подобных научных работах нет.

"Уже давно существуют целые экспериментальные модели в онкологии, когда человеческая опухоль выращивается в мышах для изучения эффекта микроокружения. Такие модели называются ксенографтами. На мой взгляд, это очень близкие вещи. Японцы попробуют, используя "суррогатную животную мать", вырастить что-то близкое к органам из клеток эмбрионов людей. То есть возьмут клетки, программа которых уже определена (формирование внутреннего органа. — Прим. ред.), и посмотрят, что с ними станет внутри животного. Конечно, никаких "гибридов мыши и человека" или обезьяны и человека никто делать не собирается. Скорее, речь идет о выращивании органов или даже пробах перспектив этой идеи. Что касается российских наработок в этой области, то ряд коллег работает с ксенографтами (включая лаборатории в КФУ), но в целях онкологических исследований. Кажется, в плане базовой биологии развития подобных проектов нет", — пояснил ученый.

https://ria.ru/20190807/1557231671.html