Нирки із людських клітин вперше вдалося виростити в ембріонах свині. Наразі тимчасові органи виділення, які передують постійним ниркам, вирощували лише близько місяця, але у майбутньому із вдосконаленням технології вчені планують вирощувати людські органи у свинях до зрілого стану для трансплантації. Про досягнення пише сайт журналу Science, а відповідна стаття вийшла у журналі Cell Stem Cell.
Ембріони свині з людськими клітинами (позначені у прямокутнику і червоним кольором). Wang et al. / Cell Stem Cell, 2023
Навіщо вирощувати людську нирку в свині?
Тварини, зокрема анатомічно близькі до людей свині, можуть допомогти розв'язати проблему з нестачею донорських органів на всіх пацієнтів, що потребують трансплантації. Для цього активно вивчають можливість трансплантації людям органів свиней, які завдяки генетичній модифікації зроблені суміснішими з людьми. Серце та нирки таких свиней вже пересаджували людям із термінальною стадією хвороби серця та зі смертю мозку. Хоча сумісність таких органів з людським організмом і вища, ніж у диких тварин, але все ж менша, ніж у людських органів. Тому потенційним рішенням розглядають вирощування у свинях органів із людських клітин. Раніше вченим уже вдавалося вносити в ембріони тварин стовбурові клітини людини, які давали початок різним тканинам, але лише зараз вдалося досягти формування з клітин цілого органу завдяки дослідам науковців Гуанчжоуського інституту біомедицини та здоров'я.
Як добилися такого результату?
Спершу дослідники створили свинячі ембріони, які через внесену генетичну модифікацію не могли самі виростити нирки. Відтак кількаденним ембріонам на стадії бластоцисти імплантували людські стовбурові клітини, здатні формувати органи та зі збільшеною експресією двох важливих для виживання генів — MYCN та BCL2. Ця зміна мала посприяти конкурентоспроможності людських клітин у свинячому середовищі. Потім химерні ембріони у кількості 1 820 зразків пересадили в матку 13 самкам свиней на виношування протягом наступних 28 днів.
Тканина мезонефроса з ембріона свині із людськими клітинами (червоні). Wang et al. / Cell Stem Cell, 2023
У результаті успішно імплантувалося в матку лише п'ять ембріонів, але у них сформувалася тимчасова парна структура мезонефрос, яка виконує функцію нирок на ранньому етапі розвитку людського зародка, поки не сформуються постійні нирки. Частка людських клітин у цих структурах складала від 50 до 65 відсотків, але у наступних дослідах вчені прагнуть її збільшити.
Поки що вчені зупинили вирощування ембріонів на 28 дні через занепокоєння, що людські клітини можуть опинитися у мозку тварин, змінивши їхні ментальні здібності, чи в репродуктивній системі, змусивши свиней виробляти статеві клітини з людським генетичним матеріалом. І вже на цьому етапі дослідники виявили невелику кількість людських клітин у центральній нервовій системі свинячих ембріонів. Між тим, для отримання постійних органів в свинячих ембріонах потрібно збільшити час їх вирощування в матці. Щоб це уможливити й убезпечитися від проникнення людських клітин у небажані ембріональні структури, вчені у майбутньому мають вдосконалити технологію, можливо через додаткові генетичні модифікації.