Amerykanie stworzyli embrion z ludzkich i świńskich komórek!
Eksperyment dowodzi, że ludzkie komórki mogą być wprowadzane do organizmu zwierzęcego, przetrwać i nawet rosnąć w ciele organizmu gospodarza, w tym przypadku świni.
To biomedyczne udoskonalenie od dawna było marzeniem, jak i dylematem dla naukowców, kierowanych nadzieją na rozwiązanie problemu niedoboru narządów do przeszczepów. Czy zamiast polegać na hojności darczyńców nie lepiej samodzielnie produkować potrzebne organy?
Teraz jesteśmy o krok bliżej w realizacji tego scenariusza. Międzynarodowy zespół naukowców pracujący pod egidą Salk Institute stworzył organizmy określone naukowo jako chimery: składające się z komórek dwóch różnych gatunków.
W przeszłości takie chimery były zupełnie poza naszym zasięgiem. Obecnie eksperymenty tego rodzaju w Stanach Zjednoczonych znajdują zarówno poparcie opinii publicznej, która nie blokuje eksperymentów, jak i władz federalnych, które je finansują.
Jak skomentował przewodzący badania Jun Wu “w starożytnych cywilizacjach chimery były powiązane z bóstwami. Nasi przodkowie wierzyli, że takie stworzenia są w stanie chronić człowieka”. W tym sensie również współcześnie naukowcy próbują stworzyć chimery.
Aby tego dokonać korzysta się z jednej z dwóch metod. Pierwsza polega na wprowadzeniu do ciała biorcy organu od innej istoty. Jest jednak o tyle ryzykowna, że system immunologiczny biorcy może odrzucić narząd. Druga metoda rozpoczyna tworzenie chimery na poziomie embrionalnym, włączając komórki jednego zwierzęcia do embrionu drugiego.
Kiedy naukowcy odkryli komórki macierzyste, czyli komórki wzorcowe, które mogą produkować każdy rodzaj tkanek, spodziewano się rewolucyjnych zmian w genetyce. Jednak przekonanie komórek do wzrostu w odpowiedni sposób, tworząc konkretne organy jest trudne.
Naukowcy musieli tworzyć rusztowania, aby upewnić się, że narządy rosną we właściwych kształtach. Pacjenci często musieli przechodzić bolesne i inwazyjne procedury poboru tkanek potrzebnych na rozpoczęcie procesu.
Aby opracować chimery zespół naukowców pracował 4 lata nad stworzeniem odpowiedniej procedury. W swoich badaniach analizowano dotychczasowe doświadczenia z organizmami chimerycznymi – szczurami i myszami. Z wcześniejszych badań wiedzieliśmy już jak wyhodować tkankę trzustki szczura w organizmach myszy. Stworzone w ten sposób narządy były w stanie z powodzeniem leczyć cukrzycę po przeszczepieniu części zdrowych organów do chorych myszy.
Zespół z Salk Institute poszedł jednak o krok dalej używając narzędzia do edycji genów CRISPR w blastocystach myszy (prekursorach embrionów). Usunięto z nich potrzebne do rozwoju niektórych narządów geny, a następnie wprowadzono komórki macierzyste szczurów do wytworzenia nowych narządów. Myszy urodzone w efekcie procedury przeżyły oraz dotrwały do dojrzałości. U niektórych pojawił się woreczek żółciowy, który nie występował u tego gatunku od 18 milionów lat.
Następnie zespół pobrał komórki macierzyste od szczurów i wstrzyknął je do blastocystów świń. Wersja ta nie powiodła się, co nie było zaskoczeniem, gdyż szczury i świnie mają radykalnie różne czasy trwania ciąży i innych ewolucyjnych przodków.
Ale świnie mają za to wiele wspólnego z ludźmi. Choć ciąża zajmuje mniej czasu ich narządy wyglądają trochę jak nasze. To jednak nie czyniło zadania łatwiejszym. Okazało się, że aby wprowadzić ludzkie komórki do organizmu świń nie zabijających ich przy okazji, konieczne będzie wpasowanie się w odpowiedni moment.
Metodą prób i błędów znaleziono w końcu idealne połączenie, po którym zarodki świń z ludzkimi komórkami były w stanie przeżyć. Embriony zostały następnie wprowadzone do organizmów dorosłych świń na okres od trzech do czterech tygodni, by następnie je usunąć i przeanalizować.
“W sumie zespół stworzył 186 chimerycznych embrionów, które przeżyły”, mówi Wu. „Szacujemy, że każdy miał jedną na 100 000 komórek ludzkich”.
To tak naprawdę bardzo mały procent, który może stanowić problem rozwoju metody w dłuższej perspektywie. Ludzka tkanka zdaje się spowalniać rozwój zarodka, ponadto tak duża ilość komórek świni może ostatecznie prowadzić do odrzucenia narządu przez ludzki organizm. Kolejnym krokiem będzie więc sprawdzenie jak bardzo można zwiększyć liczbę ludzkich komórek w embrionie zachowując go przy życiu.
