Биологи впервые создали эмбрион из клеток человека и свиньи

Биологи на практике доказали, что индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) человека могут встраиваться в эмбрионы свиней и нормально развиваться в них. При этом стволовые клетки крыс в зародышах свиней не приживаются. Возможность получения эмбрионов-химер людей и свиней позволит изучать ранние стадии развития человека, а также получать от животных донорские органы, по характеристикам более близкие к человеческим. Отчёт об исследовании опубликован в журнале Cell.

Эксперименты с эмбрионами грызунов проводили в Институте Солка (США), а опыты с эмбрионами свиней — в Университете Мурсии (Испания). Для начала нужно было проверить, могут ли вообще клетки выбранных животных приживаться в эмбрионах других видов. Поскольку в 2010 году уже было показано, что индуцированные плюрипотентные стволовые клетки крыс, вживлённые в эмбрионы мышей, не способных образовать поджелудочную железу, успешно формируют этот орган, исследователи решили, во-первых, повторить подобную пересадку клеток, а во-вторых, ввести некоторое количество ИПСК крыс в зародыши свиней. Иммунохимический анализ и анализ ДНК показали, что химерные зародыши "крыса-мышь" образуются достаточно легко, однако клеток крыс в эмбрионах свиней на 21–28-й день их развития не обнаруживали. Химер свиней и крыс создать не удалось.

Аналогичный эксперимент по созданию химерных эмбрионов провели с использованием ИПСК человека. Их, как и крысиные, подсаживали в зародыши свиней на стадии, когда те имели форму миниатюрного полого шара (стадия бластоцисты, одна их самых первых в эмбриональном развитии), а затем внедряли полученные зародыши в матки свиней. На 21–28-й день развития в 186 эмбрионах из 1466 обнаружили клетки человеческого происхождения. Это означало, что такие зародыши были химерами свиньи и человека.

Время прекращения эксперимента (21–28 дней с момента оплодотворения) было выбрано в расчёте на то, что к этому возрасту у эмбриона свиньи ещё не успеет должным образом развиться нервная система. Поскольку в зародыши внедряли клетки человека, существовала вероятность, что их присутствие повлияет на формирование нервной системы, и получится животное, обладающее элементами человеческого разума. Разумеется, ставить эксперименты на таком организме было бы неэтично.

Тот факт, что возможно создать химерные зародыши из клеток свиней и человека, имеет значение как для пересадки органов, так и для фундаментальных научных исследований. Во-первых, благодаря химерным эмбрионам можно будет получать от животных донорские органы, по характеристикам более близкие к человеческим. Наличие в них клеток реципиента позволит его иммунной системе воспринять новый орган как свой, то есть он не будет отторгаться. Во-вторых, изучение эмбрионов-химер даст новые сведения о ранних стадиях развития человеческих зародышей. Хотя эмбриология человека накопила уже немало данных, многие из них получены из экспериментов на животных, так как проводить аналогичные манипуляции с будущими людьми запрещено этикой.

Стволовыми называют клетки, которые могут дать начало более специализированным типам клеток. Такую способность ещё можно назвать потенцией. Бывают тотипотентные стволовые клетки, они встречаются только в эмбрионах на самых ранних стадиях их развития. Их потомки могут развиться в любую клетку организма, начиная от нейрона и заканчивая клетками кожи. У плюрипотентных стволовых клеток возможностей меньше: они могут давать начало многим типам клеток, но не всем. Зато их проще получить, для этого не обязательно использовать ткань эмбрионов. Можно взять клетки, которые уже специализировались на какой-то роли, например, фибробласты — компонент соединительной ткани — и под воздействием "коктейля" из биологически активных веществ обратить их специализацию. То, что получится в результате такого воздействия (индукции), будет иметь название индуцированная плюрипотентная стволовая клетка. Именно такие клетки человека и использовали в экспериментах с химерными эмбрионами.

Материалы по теме:

Учёные впервые вырастили клетки мышей в крысах и успешно пересадили их обратно

Учёные: Оболочки мозга производят новые нервные клетки

Японские учёные вырастили мини-кишечники из стволовых клеток