;
Кейсы 14 августа 2019

Создавая химер: как генетики пытаются вырастить донорские органы с помощью скрещивания видов

Далее

Группа биологов из США и Испании в начале августа объявила о создании химеры человека и обезьяны — существа, которое состоит из эмбриональных клеток двух видов млекопитающих. Конечная цель таких генетических экспериментов — создать неограниченный источник донорских органов, которые будут расти в организме, а не в лаборатории. Однако подобные исследования вызывают множество этических вопросов — этим объясняется то, что эксперимент был поставлен в Китае и опубликован не в научном рецензируемом журнале, а в испанском общественно-политическом El Pais. «Хайтек» рассказывает, каких успехов добились ученые в создании химер человека и животного, как к таким экспериментам относится научное сообщество и что будет, если существо с клетками человека и животного родится и вырастет.

В греческой мифологии химера — огнедышащее существо с физическими чертами льва, козы и дракона. В биологическом смысле это человек или любое другое живое существо, в теле которого есть два совершенно разных набора ДНК. Другими словами, клетки существа происходят от двух или более «индивидуумов» — например, человека и свиньи.

Цель экспериментов по смешиванию клеток животных и человека — выращивание донорских органов, проблема с недостатком которых сегодня стоит очень остро. Каждые десять минут человек добавляется в национальный лист ожидания по пересадке органов. И каждый день 22 человека из этого списка умирают без нужного им органа.

Каждые десять минут человек добавляется в национальный лист ожидания по пересадке органов.

В XX веке ученые обнаружили стволовые клетки — мастер-клетки, которые могут производить любые виды тканей тела. Но убедить эти клетки вырасти в нужные виды тканей и органов трудно. Сначала они должны выжить в чашках Петри, затем их нужно пересадить на строительные леса, чтобы органы приобрели правильную форму. Кроме того, для выращивания органов необходимо брать клетки у реципиента — это болезненная, инвазивная процедура.

Другой путь — вырастить органы в организме млекопитающих, таких как свиньи, овцы и обезьяны. У этих животных органы развиваются быстрее, чем у человека. Однако для того, чтобы органы не вызывали отторжения при пересадке, клетки животного скрещиваются с клетками человека — так и получаются химеры.

Какие эксперименты по химеризации уже проводили генетики?

Есть два способа сделать химеру. Первый — ввести клетки или органы одного существа в тело другого. Это довольно рискованно, поскольку иммунная система хозяина с высокой вероятностью отторгнет органы или клетки, что может привести к смерти особи.

Другой метод заключается в том, чтобы начинать с эмбрионального уровня, вводя клетки одного животного в эмбрион другого и позволяя им вместе расти, образовывая гибрид. Исследователи выделяют стволовые клетки одного живого организма, которые могут развиваться в клетки любого типа, а затем вводят их в эмбрион другого вида.

Современные генетики идут по второму пути — они уже провели эксперименты по созданию химер из клеток мышей и крыс и даже вырастили поджелудочную ткань крысы внутри мыши. Созданный таким образом орган позволил успешно вылечить диабет у болевшей им мыши.

В 2017 году международная группа ученых под руководством биологов Хуана Бельмонте и Джун Ву из Института Солка продвинула эту концепцию еще на один шаг вперед. С помощью генного редактора СRISPR-Cas9 исследователи взломали бластоцисту мышей — клетки, предшествующие эмбриональным. Затем они удалили из бластоцисты гены, которые нужны мышам для выращивания определенных органов, заменив их аналогичными генами крыс.

Эксперимент прошел успешно — в результате удалось создать химер мышей и крыс, которые родились и прожили в течение нескольких недель. У некоторых особей генетики заметили желчный пузырь из клеток обоих грызунов, тогда как у крыс этот орган отсутствует.

После этого успеха исследователи попытались аналогичным образом скрестить клетки крысы и свиньи. Однако этот эксперимент завершился неудачей — различия во времени, необходимом для развития клеток, у этих млекопитающих оказались слишком значительными.

В 2017 году группа Бельмонте и Ву создала химеру человека и свиньи, поскольку оба вида имеют заметные сходства. Генетики ввели стволовые клетки человека в эмбрион свиньи и получили 186 химерных зародышей на поздней стадии, каждый из которых выжил.

Несмотря на то, что химеры свиньи и человека родились и прожили 28 дней, степень химеризации оказалась очень низкой — на 100 тыс. свиных клеток в полученных зародышах приходилось лишь по одной человеческой клетке. Кроме того, ученые заметили, что человеческая ткань, по-видимому, замедляет рост зародыша. Выращенные из таких зародышей органы, скорее всего, будут отвергнуты людьми, так как они содержат много свиной ткани, заключают авторы исследования.

Спустя несколько месяцев другая группа генетиков под руководством Пабло Росса из Калифорнийского университета в Дэвисе создала химеру человека и овцы, добившись концентрации одной человеческой клетки на 10 тыс. овечьих. Однако на брифинге для прессы Росс заявил, что этого показателя пока недостаточно для выращивания органов, которые будут приняты иммунной системой человека. Кроме того, ученым необходимо убедиться в том, что во время развития животное не заразилось никакими заболеваниями, которые после трансплантации могут передаться человеку.

Ученым удалось создать химеру человека и обезьяны?

Кажется, да — но последний эксперимент выглядит самым неоднозначным из всех, поставленных группой Хуана Бельмонте из Института Солка. Во-первых, исследование проводилось в Китае — его авторы объясняют такое решение попыткой обойти юридические сложности.

Во-вторых, его результаты опубликованы не в рецензируемом научном журнале, как в случае с предыдущими экспериментами, а в общественно-политическом издании El Pais.

Как и в случае с другими млекопитающими, ученые сначала взломали гены в эмбриональных клетках обезьяны, отвечающие за развитие органов, с помощью CRISPR. Затем в эмбрион ввели стволовые клетки человека.

Эмбрион обезьяны

В результате получили обезьяну с человеческими клетками — не дождавшись рождения, животное умертвили. Однако не уточняется, на какой именно стадии это произошло. Кроме того, исследователи не сообщают главный итог эксперимента: насколько удачно человеческим клеткам удалось прижиться в окружении клеток обезьян. По их словам, эксперимент прошел успешно.

Алехандро Де Лос-Анджелес, исследователь из отдела психиатрии Йельского университета, который никак не связан с исследованием, заявил The Guardian, что химеры обезьяна-человек, вероятно, позволят обнаружить наилучшее соотношение клеток человека и животного. Дело в том, что обезьяна и человек ближе друг к другу, чем свинья или овца и человек.

Как к таким экспериментам относятся научное сообщество и общественность?

Отношение к созданию химеры человека и животного в мире неоднозначное. В США такие эксперименты не запрещены, однако получить финансирование на них в виде гранта от Национальных институтов здоровья невозможно. Поэтому генетики, в том числе группа Бельмонте, вынуждены привлекать финансирование из негосударственных источников.

С другой стороны, основные конкуренты группы Бельмонте, ученые под руководством биолога Хиромицу Накаучи, в конце июля получили разрешение и государственное финансирование от правительства Японии на проведение экспериментов по химеризации человека и животного.

Причина неопределенности лежит в юридической плоскости: научное сообщество и юристы до сих пор не могут определить, может ли создание химер регулироваться правом, которое описывает эксперименты с участием человека?

Сторонники химеризации считают, что нет — поскольку в ходе исследований ученые не наносят вреда ни человеку, ни эмбриону человека. Для создания гибридов используются стволовые клетки, которые затем вводятся в эмбрион животного.

Сторонники химеризации считают, что в ходе исследований ученые не наносят вред ни человеку, ни эмбриону человека

Противники настаивают, что химерные эмбрионы попадают под запрет об экспериментах над эмбрионами человека, принятый в большинстве стран мира. Недавно его нарушил китайский биолог Цзянькуйя Хэ, который, по его собственным утверждениями, создал первых генетически модифицированных детей, за что подвергся жесткой критике со стороны научного сообщества и стал антигероем года по версии Nature.

Профессор биологии Робин Ловелл-Бэдж из Лондонского института Фрэнсиса Крика в разговоре с The Guardian добавил, что существует еще один этический вопрос — он касается развития химер после рождения. «Как вы ограничите вклад человеческих клеток только в тот орган, который хотите создать? Если речь идет о поджелудочной железе, сердце или почках, это нормально. Но если животное пройдет весь путь и родится, человеческие клетки могут сделать серьезный вклад в его центральную нервную систему. В этом случае эксперимент становится проблемой», — сказал он.

Загрузка...