Гуманизированные почки впервые выращены у свиней

Впервые в мире исследователи успешно вырастили гуманизированные почки на ранней стадии у эмбрионов свиней, что увеличивает потенциал использования животных для выращивания человеческих органов для трансплантации.

Почки являются наиболее часто трансплантируемым органом у людей: в мире ежегодно выполняются десятки тысяч трансплантаций почек как от живых, так и от умерших доноров. Тем не менее, список ожидания на получение почки может быть чрезвычайно длинным, а некоторые люди, которые ожидают донорства, умирают, прежде чем они его получат.

Ученые, исследующие альтернативы донорству от человека к человеку, изучили ксенотрансплантацию – пересадку органов животных человеку. Поскольку иммунная система человека настроена на отторжение органов другого вида, в первую очередь это касается генетически модифицированных почек свиней.

Однако новое исследование попыталось пойти еще дальше и разработать эмбрионы с клетками человека и свиньи, известные как химеры, в надежде получить гуманизированные почки у свиньи.

Подобные исследования ранее уже предпринимались, но безуспешно.

«Крысиные органы были получены у мышей, а мышиные органы были получены у крыс, но предыдущие попытки вырастить человеческие органы у свиней не увенчались успехом», — сказал старший автор работы Лянсюэ Лай в своем заявлении.

Предыдущие попытки создания химер терпели неудачу из-за того, что клетки свиньи превосходили человеческие клетки, а клетки обоих видов имели разные и специфические физиологические потребности. Чтобы преодолеть это, в новое исследование было внесено несколько изменений.

Используя CRISPR, ученые генетически модифицировали эмбрионы свиней, чтобы они зависели от человеческих клеток с генами развития почек, что не позволило человеческим клеткам вытеснить их из конкуренции. Они также использовали стволовые клетки человека, которые были разработаны для лучшей интеграции с клетками свиньи. Оба этих изменения сделали человеческие клетки менее склонными к самоуничтожению.

Полученные химерные эмбрионы культивировали в питательных средах, оптимизированных для удовлетворения потребностей обоих видов, а затем 1820 из них были переданы суррогатным свиноматкам. Через 25 или 28 дней беременность прерывали и эмбрионы извлекали для анализа.

Исследователи обнаружили, что из пяти успешно извлеченных эмбрионов у всех были структурно нормальные почки для их стадии развития, включая даже ранние клеточные структуры, которые впоследствии сформировали связь между почками и мочевым пузырем. Что касается соотношения свиней и людей, они обнаружили, что от 50 до 60 процентов клеток почек были человеческими.

Для команды также было важно определить, вышли ли человеческие клетки за пределы почек и способствовали ли они развитию других областей эмбриона свиньи, в частности, мозга — если бы это было так, это имело бы серьезные этические последствия.

«Мы обнаружили, что если создать нишу в эмбрионе свиньи, то человеческие клетки естественным образом попадут в эти пространства», — сказал автор Чжэнь Дай. «Мы увидели лишь очень мало нервных клеток человека в головном и спинном мозге и не обнаружили человеческих клеток в генитальном гребне, что указывает на то, что плюрипотентные стволовые клетки человека не дифференцируются в половые клетки».

Хотя результаты исследования приближают к полностью функциональным почкам человека, выращенным на животных, на шаг ближе к реальности, еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем это станет реальностью.

Например, человеческие органы состоят из множества разных типов клеток. Гуманизированные почки в этом исследовании содержали только одну подгруппу человеческих клеток, которая могла бы спровоцировать иммунное отторжение, если бы они были полностью выращены и трансплантированы.

«Поскольку органы состоят не только из одной линии клеток, чтобы иметь орган, в котором все происходит от человека, нам, вероятно, придется сконструировать свиней гораздо более сложным способом, и это также создаст некоторые дополнительные проблемы», — сказал старший автор работы Мигель Эстебан.

Что касается того, удастся ли преодолеть эти проблемы и обеспечить надежное решение проблемы нехватки донорских органов, покажет только время.

Исследование было опубликовано в журнале Cell Stem Cell.