Немного расширенной информации по недавно созданой химере человека и свиньи
Ученые впервые создали химеры человека и свиньи, что вызывает дискуссии на темы трансплантации и этики
У свиных эмбрионов, в которые ввели стволовые клетки человека возрастом всего лишь несколько дней, начали расти органы, содержащие клетки человека. Учёные сообщили об этом достижении 26 января ( http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(16)31752-4), (На русскм языке: Ученые впервые создали зародыш с клетками человека и свиньи) что обещает приблизить рутинное производство существ, которые являются частично человеком и частично другим существом.
Этим химерам не позволили развиваться дальше эмбриональной стадии, но эксперимент предполагает, что такие творения в конечном счете могут быть использованы для выращивания полностью человеческих органов для трансплантации, упрощая ситуацию фатальной нехватки органов: 120000 человек в Соединенных Штатах ждут трансплантаты для спасения жизни, но каждый день два десятка умирают, прежде чем получают их.
Химеры также могут быть использованы для исследования внутриутробного развития и испытания экспериментальных лекарственных препаратов. Легкие человека в организме свиньи могут более точно показать эффект препарата, предназначенного для лечения, например, кистозного фиброза, чем легкие лабораторных животных, используемых в современных лабораториях.
Ученые, не участвующие в эксперименте с химерами, говорят, что он ответил на давний вопрос. «Что произойдет, если стволовые клетки человека имплантируют в ранние эмбрионы крупного животного, а не мыши или крысы?, — сказал д-р Шон Ву из Стэнфордского университета, который изучает врожденный порок сердца. — Теперь у нас есть первый ответ: вы можете получить человеческие клетки, хотя и не много. Это огромное достижение».
Об этом биоэтики предупреждали по крайней мере дюжину лет, поскольку достижения в области биологии стволовых клеток позволили проще создавать химер. Создание «промежуточных форм» жизни, как полагают некоторые критики, приведет к «принижению человеческого достоинства и размытию грани между тем, кто является человеком, а кто нет, особенно, если вы считаете, что мы были созданы по образу Божьему», — сказал биоэтик и правовед Хэнк Грили из Стэнфордского университета.
Большая часть внимания биоэтики была сосредоточена на том, что бы случилось, если бы у животного было достаточно клеток человеческого мозга, чтобы думать и чувствовать, как человек, но при этом являться человеком внутри тела обезьяны, свиньи, крысы или мыши. Эти и другие опасения привели к тому, что Национальные институты здравоохранения США (NIH) объявили в 2015 году (https://grants.nih.gov/grants/guide/notice-files/NOT-OD-15-158.html), что не будут финансировать эксперименты, которые помещают человеческие плюрипотентные стволовые клетки (т.е. со способностью превращаться в практически любую ткань или орган) в ранние эмбрионы других животных. Поэтому химера человека и свиньи была создана при значительной финансовой поддержке из фондов.
NIH предложили снять этот мораторий в августе 2016 года, требуя дополнительный контроль над экспериментами с химерами и запрет на использование человеческих клеток для создания химер. Но это предложение не приобрело окончательной формы до начала работы администрации Трампа, которая на этой неделе приказала федеральным ведомствам не публиковать окончательные директивы или правила по любой теме, поэтому сохранен запрет 2015 г. Это не оказывает никакого влияния на эксперименты, поддерживаемые частными или государственными деньгами. Но законопроект, который внес Конгресс в конце прошлого созыва, будет запрещать исследования химер и вводит наказания — штрафы до $1млн. и 10 лет лишения свободы.
Остается только гадать, что новая администрация думает о химерах и связанных с ними экспериментах. Представитель Белого дома пока не реагируют на просьбу о комментариях.
Политики, вероятно, имеют много времени, чтобы выяснить свою позицию. Попытки создания химер человека и свиньи проваливались чаще, чем имели успех. И даже успешные попытки приводили к образования очень малого количества человеческих клеток. «Доля человеческих клеток была очень низкой, по сравнению с нашими текущими оценками, она была даже меньше, чем 1 человеческая клетка на 100000 свиных клеток, и никаких человеческих клеток в мозге химер», - сказал в интервью биолог Джун Ву из Института биологических исследований Солка, ведущий автор статьи в Cell (http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(16)31752-4).
Но это, скорее всего, вершина айсберга. В той же работе ученые, работающие в команде Хуана Карлоса Исписуа Бельмонте из Института Солка, сообщают о создании химеры крысы и мыши с помощью введения крысиных плюрипотентных стволовых клеток в мышиных эмбрионов. В возрасте 2 лет у мышей обнаружили некоторые клетки крыс в почках, легких, поджелудочной железе, печени и в головном мозге. В сердце было больше всего клеток крыс — 10 процентов.
Успех этого эксперимента — заслуга CRISPR, новой впечатляющей технологии редактирования генома. «Чтобы увеличить количество донорских клеток в организме-носителе, вам необходимо отключить генетическую программу в эмбрионе, которая приводит к образованию того или иного органа», — сказал Джун Ву. Поэтому он и его коллеги использовали CRISPR, чтобы выбить в оплодотворенных яйцеклетках мыши хотя бы один ген, который имеет решающее значение для развития того или иного органа, например, сердца. Затем, когда вводили крысиные стволовые клетки, у будущих клеток сердца была меньше конкуренция, и они вытеснили клетки мыши, чтобы сформировать конкретный орган, в том числе сердце, глаза и поджелудочную железу.
Команда из Солка не сообщает об использовании CRISPR при создании химер свиньи и человека для развития у свиней больше человекоподобных органов. «Но эти эксперименты продолжаются», — сказал Ву.
Тот же метод — инъекция плюрипотентных стволовых клеток в ранние эмбрионы — потерпел неудачу с другими комбинациями: ученые не смогли создать химер крысы и свиньи, и хотя они создали эмбрионы химер коровы и человека, они не поместили их в коров для развития в плод.
Химеры человека и свиньи оказалось гораздо труднее создать, чем учёные ожидали, что заняло четыре года вместо ожидаемого одного. Сначала они создали "индуцированные плюрипотентные стволовые клетки", перепрограммируя взрослые клетки в эмбриональные методами генной инженерии. Ву и его команда вводили от трех до десяти человеческих плюрипотентных стволовых клеток в 1506 свиных эмбрионов, каждый возрастом несколько дней.
После выращивания эмбрионов в чашках в течение нескольких дней ученые перевели их в 41 свиноматку — от 30 до 50 эмбрионов в каждую. Поскольку этические принципы не позволяют химерам развиваться полностью, ученые собрали 186 выживших эмбрионов после 21 до 28 дней. У свиней период беременности длится 114 дней.
Это низкий показатель успеха. Но клонирование, которое привело к созданию овечки Долли в 1996 году, также проваливалось чаще, чем имело успех, однако теперь клонирование крупного рогатого скота, овец, свиней, а также некоторых домашних животных стало обычным. Если брак стволовых клеток и CRISPR следует по похожему пути, может быть пройдет не так много времени, прежде чем в свиньях будет достаточно Homo Sapiens, чтобы не только выращивать человеческие сердца, легкие, печень и почки для трансплантации, но также моделировать заболевания человека и испытывать экспериментальные лекарственные препараты более точно, чем на лабораторных животных в настоящее время.
Чтобы это произошло, конечно, химерам нужно будет полностью сформироваться, родиться и вырасти. Химеры с самым большим количеством человеческих клеток были наиболее слаборазвитыми; химеры с наименьшим количеством развивались более нормально. «Многие люди не испытывают оптимизма по поводу возможности рождения химер после полного вынашивания, когда два вида так далеко друг от друга эволюционно», — сказал Ву.
Общий предок свиней и людей жил около 96 миллионов лет назад. В создании химер более близко связанных животных был бы более значительный прогресс. Ученые 25 января сообщили в Nature (http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature21070.html), что они (так же используя мышиные плюрипотентные стволовые клетки и оплодотворенные крысиные яйцеклетки) создали химеры мыши и крысы, в которых поджелудочные железы были достаточно мышевидные, что, когда клетки из них были пересажены в организм мышей с диабетом, они синтезировали инсулин и вызвали регресс болезни.
Свиньи в компании Agropor в Испании используются в химерных экспериментах. Однако ни одной химере человека-свиньи не было позволено развиваться дальше эмбриональной стадии.
Любые человеческие органы, растущие в химерах, которые ученые хотят пересадить или просто исследуют, должны быть достаточно человеческими. Пока не ясно будет ли достаточно использование CRISPR, чтобы выбить гены, участвующие в создании органа животного-хозяина. Но создание химер с органами человека, развитие которых может быть изучено, имеет больше шансов на успех, чем техника, которую исследователи пытались использовать в течение многих лет: заставить стволовые клетки, растущие в лабораторных чашках, стать трехмерными, функциональными тканями и органами.
Химеры, имеющие человеческие клетки, могут обеспечить уникальное окно в человеческое развитие», — сказал Пол Нопфлер, биолог, изучающий стволовые клетки в Университете Калифорнии, Дэвис.
Ву добавил: «С химерами мы могли бы иметь возможность увидеть, как человеческие клетки развиваются, как формируются органы, и как мутации могут вызвать такие серьезные пороки развития, из-за которых происходит выкидыш».
Впрочем, он и другие ученые задаются вопросом, как скоро, если когда-либо, химеры будут служить в качестве источников для человеческих органов. «Человеческие клетки вряд ли будут вести себя совершенно нормально в организме химеры», — сказал Нопфлер; клетки вида хозяина гораздо более распространены, обеспечивают приток крови и соединительной ткани, например. «Крайне мало шансов, что это сработает как источник органов в ближайшее время, — добавил он, — или шансов нет вообще».
А если это действительно сработает? Нопфлер сказал, что химера, которая является максимально схожей с человеком, чтобы иметь органы для трансплантации, может также иметь «слишком много» человеческих клеток в своём мозге. «Сколько человеческих клеток “слишком много” в мозгу химеры? Сколько человеческих клеток “слишком много” в химере в целом? — спросил он. — На самом деле никто не знает».
Хэнк Грили из Стэндфордского университета прогнозирует снижение этических опасений (https://www.statnews.com/2017/01/26/chimera-humans-animals-ethics/).
«В американской биоэтике слово “лечение” является козырем» — сказал он. «Вы используете эту возможность (например, говорите, что химеры обеспечат органами для трансплантации умирающих пациентов) и с политической точки зрения, вы почти всегда побеждаете».
28.01.2017 Переведено: Yael Demedetskaya
Источник: https://www.statnews.com/2017/01/26/first-chimera-human-pig/
Читайте по теме:
Регенеративная медицина. Стволовые клетки
