Впервые ученые выращивают человеческие почки внутри свиней

Scientists grow human kidneys inside pigs for the first time.

Впервые в истории орган, частично состоящий из клеток человека, вырастили в животном организме — что является первым шагом в процессе, который потенциально может решить проблему нехватки органов и спасти бесчисленные жизни.

Китайские исследователи вырастили частично человеческие почки на ранней стадии развития в эмбриональных свиньях, используя различные техники генной инженерии, говорится в новом отчете.

«Это исследование демонстрирует доказательство возможности создания человекоподобного органа в свиньях и открывает перед нами захватывающие перспективы», — заявил старший исследователь Лянсюй Лай. Он является заместителем директора Южнокитайского института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины Гуанчжоуских институтов биомедицины и здоровья.

Исследователи получили серию из пяти человекоподобных почек в свиньях на этапе мезонефроса, второй стадии развития почек, через 25-28 дней развития.

• Почему футболисты хотят иметь меньший номер на своих майках
• Брюс Спрингстин откладывает концерты из-за язв желудка
• 3D-печать медикаментов позволяет настроить точную дозу для больных ...

Как заявил Лай, около 50% до 70% клеток в этих почках на ранней стадии являются человеческими.

«Если продолжительность беременности увеличится, вероятно, пропорция человеческих клеток увеличится, но могут возникнуть и другие технические преграды», — сказал Лай. «Мы работаем над этим».

Массимо Манджиола, директор лаборатории иммуногенетики Института пересадки НЮУ Лангоне в Нью-Йорке, назвал эти органы «первичными».

«Они ясно показали, что могут выращивать человеческие клетки в первичных органах», — сказал Манджиола, который не участвовал в исследовании. «Это рано сказать, развивается ли это в полноценную человеческую почку, но это был необходимый первый шаг к этой цели».

Ранее исследования использовали подобные методы для выращивания человеческих тканей, таких как кровь или мышцы, в свиньях, но это первый случай выращивания органа, частично состоящего из клеток человека.

Исследователи сосредоточились на почках, потому что они являются одним из первых органов, развивающихся, и также являются наиболее часто пересаживаемым органом у людей, согласно фоновым примечаниям.

В этом исследовании исследователи сначала создали генетически модифицированные эмбрионы свиньи, в которых отсутствовали два гена, ключевые для развития почек. Это создало пустое пространство — почечное «гнездо» — внутри эмбрионов, которое могли заполнить человеческие стволовые клетки с меньшей конкуренцией со стороны клеток свиньи.

Одной из проблем интеграции человеческих стволовых клеток в эмбрионы свиньи было то, что клетки свиньи превосходят клетки человека в процессе развития, отметили авторы исследования.

Затем исследователи модифицировали человеческие стволовые клетки, чтобы они более вероятно интегрировались в эмбрионы свиньи и менее вероятно разрушались. Затем эти клетки выращивались в «наивные» клетки, которые напоминают ранние клетки эмбриона человека.

Затем свиньи с человеческими стволовыми клетками выращивались в лабораторных условиях, используя уникальные питательные вещества и гормоны для стимуляции роста как человеческих, так и свиньи клеток, перед тем как исследователи имплантировали развивающиеся эмбрионы в приемных свиньях.

Всего исследователи перенесли 1820 эмбрионов в 13 приемных матерей, говорится в исследовании.

Через 25-28 дней исследователи прервали беременность и извлекли эмбрионы, чтобы узнать, успешно ли они произвели человекоподобные почки.

Исследователи собрали пять свиньиных эмбрионов, у которых структурно нормальные почки для этапа развития.

Исследователи обнаружили, что генная инженерия удалось локализовать развитие человеческих клеток преимущественно в почках, а остальная часть эмбриона состояла из клеток свиньи.

Результаты исследования были опубликованы 7 сентября в журнале Cell Stem Cell.

«Мы обнаружили, что если вы создаете пространство в эмбрионе свиньи, то человеческие клетки естественно заполняют эти пространства», — сказал старший автор Чжэнь Дай из Гуанчжоуских институтов биомедицины и здоровья в пресс-релизе журнала. «Мы обнаружили только очень немного человеческих нейронных клеток в мозге и спинном мозге и никаких человеческих клеток в половой хребет, что указывает на то, что плюрипотентные человеческие стволовые клетки не дифференцировались в половые клетки».

Исследователи сказали, что эта небольшая пролиферация может быть дополнительно предотвращена путем блокирования большего количества генов в человеческих стволовых клетках в будущих исследованиях.

Следующим шагом будет дать почкам развиваться дольше, чтобы узнать, продолжают ли клетки человека вытеснять клетки свиньи в процессе развития. Исследователи также работают над созданием других человеческих органов в свиньях, включая сердце и поджелудочную железу.

Долгосрочная цель – создать органы, выращенные в свиньях, готовые для трансплантации, но исследователи признают, что работа будет сложной и может занять много лет.

“Поскольку органы не состоят только из одной линии клеток, чтобы иметь орган, где все происходит от человека, нам, вероятно, придется инженерно изменить свиней более сложным образом, и это также создает некоторые дополнительные проблемы”, – сказал старший автор Мигель Эстебан из Института биомедицины и здоровья в Гуанчжоу в пресс-релизе.

Ученые должны выяснить, как полностью вытеснить конкурирующие клетки свиньи, если они хотят вырастить полностью человеческую почку внутри свиньи, сказал Маньола.

“Им нужно преодолеть два барьера”, – сказал он. “Первый – можно ли создать полностью функциональный орган? И второй барьер – можно ли создать орган, полностью состоящий из человеческих клеток?”

Как отметил он, любые оставшиеся свиньи клетки в почке увеличивают вероятность отторжения органа после трансплантации.

ВОПРОС

Конечной целью было бы вырастить индивидуальную почку из клеток пациента в свинье, сказал Маньола.

“Моя иммунная система будет рассматривать ее как свою, и не будет отторгать”, – объяснил он.

Но есть еще один потенциальный недостаток – возможность роста свиных вирусов в человеческих клетках, добавил Маньола.

“Некоторые из этих вирусов не создают больших проблем для свиньи, но, конечно, когда они находятся в нашем организме, они могут перейти из одного вида в другой и, фактически, создать новую пандемию, что является одним из опасений [Администрации по пищевым продуктам и лекарственным препаратам США] в отношении ксенотрансплантации”, – сказал он.

Более подробная информация

Больница Майо предлагает более подробную информацию о трансплантации почки.

ИСТОЧНИКИ: Лянсюэ Лай, доктор философии, заместитель директора Южно-Китайского института стволовых клеток и регенеративной медицины, Институт биомедицины и здоровья, Гуанчжоу, Китай; Массимо Маньола, доктор философии, директор лаборатории иммуногенетики, Институт трансплантации НЮУ Лангоне, город Нью-Йорк; Cell Stem Cell, 7 сентября 2023 года