Примесь человеческих стволовых клеток позволяет выращивать в свиньях химерные органы – по крайней мере, если речь идёт о почке возрастом в один месяц.
Один из свиных эмбрионов с химерной почкой. (Фото: Jiaowei Wang et al., Cell Stem Cell, 2023)
Открыть в полном размере
Человек, которому нужно пересадить почку или, например, сердце, может просто не дождаться спасительной операции – сложно найти подходящего донора. Было бы прекрасно, если бы нужные органы просто выращивали по мере надобности. Но как именно их можно выращивать? Растить почку или печень с нуля и в лабораторной посуде выглядит довольно фантастической идеей, по крайней мере, пока.
Миниорганы, или органоиды, о которых мы регулярно рассказываем, это всё-таки не настоящие органы – мало того, что они микроскопические, так ещё и настоящие большие органы они имитируют не целиком, а частично (то есть, например, почечный органоид – это не почка целиком, а её отдельная функциональная единица нефрон). Чтобы вырастить настоящий большой орган, ему нужно организовать соответствующее пространственное окружение: ведь в теле животного он растёт и развивается в непрерывном общении с другими органами и тканями.
Другой вариант – растить ту же почку в каком-нибудь животном. В качестве такого животного часто предлагают свинью – и вовсе не потому, что она как-то генетически особенно близка к людям. Это знаменитый и устойчивый миф – генетически свиньи от нас далеки, и пересадив человеку что-нибудь свиное, мы получим мгновенную и тяжелейшую иммунную реакцию. Тем не менее, органы свиньи подходят нам по размеру и физиологическим характеристикам. Точно так же нам подошли бы органы человекообразных обезьян, но иметь дело со свиньями просто дешевле – их проще содержать, они хорошо размножаются в неволе и т. д. (Наконец, убийство свиней давно стало привычным делом, тогда как выращивание на органы человекообразного шимпанзе может возбудить возмущение неравнодушной общественности.)
Несколько лет назад мы рассказывали про клеточную химеру человека и свиньи: человеческие стволовые клетки пересаживали свиному эмбриону, который потом имплантировали самке. Стволовые клетки были индуцированными, то есть у человека брали зрелые, дифференцированные клетки, занимающиеся определённой работой в организме, и молекулярно-биологическими методами обращали их в стволовое состояние. Зародышевый иммунитет до определённой стадии развития ещё не умеет отличать «своих» от «чужих», так что чужие стволовые клетки могут нормально прижиться и начать работать вместе с «местными». Такой «свиночеловеческий» гибрид мог бы дать органы для пересадки, на которые иммунная система человека реагировала бы достаточно мягко – тем более, что человеческие клетки для гибрида брали бы именно от того пациента, которому требуется пересадка. Тогда результаты оказались умерено удовлетворительными: даже в наиболее удачных случаях далеко не все человеческие клетки приживались в зародышах, эмбрионам не хватало клеточного материала и потому они оставались недоразвитыми, и на 100 000 клеток зародышевых можно было найти только одну человеческую.
Сотрудники Института биомедицины и здравоохранения Гуанчжоу продвинулись дальше: в статье в Cell Stem Cell они описывают вполне сформированные зародышевые почки, которые от 50% до 65% состояли из человеческих клеток. Эмбрионы были генетически модифицированы так, чтобы они были не в состоянии сами сформировать одну почку из двух; тем не менее, эмбрионы могли обеспечить нужную среду для тех клеток, которые могли бы это сделать. Человеческие клетки действительно сконцентрировались в почке, в остальных органах их почти не было (то есть, например, мозг и система размножения формировались как истинно свиные). В индуцированных стволовых клетках от человека тоже понадобилось методами генной инженерии подрегулировать работу некоторых генов, чтобы синхронизировать в развитии человеческие и свиные клетки, и чтобы человеческие клетки с большей готовностью взаимодействовали со свиными и не стремились совершить клеточное самоубийство-апоптоз, оказавшись в незнакомом окружении. Кроме того, пока эмбрион оставался вне тела самки, его держали в специальной питательной среде, которая удовлетворяла бы и свиную часть, и человеческую. Так исследователям удалось довести дело до химерной – или гибридной – почки.
Эмбрионы извлекали для анализа на 25–28 день развития. Почка была хотя и оформленная, но всё-таки остающаяся на достаточно ранней стадии развития. И здесь надо будет проверить, сможет ли химерная почка продолжить развитие и дальше, осваивая все функции полноценного органа. Кроме того, пусть 65% клеток в ней человеческие, остальные всё-таки свиные, и если думать о пересадке, то оставшиеся свиные клетки спровоцируют сильное иммунное возмущение. Поэтому остаётся вопрос, можно ли сделать химерную почку ещё более человеческой и возможно ли это в принципе.