Выращивать человеческие органы у свиней

Генетически совместимы. Человеку впервые пересадили органы свиньи

Выращивать человеческие органы у свиней

https://ria.ru/20200205/1564243373.html

Генетически совместимы. Человеку впервые пересадили органы свиньи

Генетически совместимы. Человеку впервые пересадили органы свиньи

Прямо сейчас в Массачусетской многопрофильной больнице (США) идут уникальные клинические испытания. Шести пациентам с серьезными ожогами врачи пересадили кожу… РИА Новости, 05.02.2020

2020-02-05T08:00

2020-02-05T08:00

2020-02-05T10:40

генетика

наука

гмо

биология

здоровье

открытия – риа наука

великобритания

китай

сша

/html/head/meta[@name='og:title']/@content

/html/head/meta[@name='og:description']/@content

https://cdn25.img.ria.ru/images/7e4/2/4/1564234710_87:0:1899:1019_1920x0_80_0_0_528fa242bcecf2d0b5c46ae80a5b364b.jpg

МОСКВА, 5 фев — РИА Новости, Альфия Еникеева. Прямо сейчас в Массачусетской многопрофильной больнице (США) идут уникальные клинические испытания. Шести пациентам с серьезными ожогами врачи пересадили кожу генно-модифицированных свиней. Первые операции провели еще в октябре, а окончательные результаты эксперимента сообщат в июле.

Параллельно в Китае готовят добровольцев к пересадке внутренних органов ГМ-поросят. Пока же генетическую совместимость свиных клеток с человеческими проверяют в лабораторных условиях. РИА Новости разбирается, успешны ли межвидовые трансплантации и как ученые добились того, чтобы кожа животных не отторгалась организмом человека.

Выжить с чужим сердцемПервая успешная межвидовая трансплантация состоялась еще в 2013 году. Тогда американские исследователи пересадили в брюшную полость пяти павианов анубисов сердца генно-модифицированных свиней, оставив и их собственные.

У животных-доноров отсутствовал ген фермента 1,3-галактозилтрансферазы, располагающийся на внутренней оболочке сосудов всех млекопитающих, кроме приматов. Выработка антигенов к этому веществу могла привести к образованию тромбов у обезьян, получивших новые органы.

Также в клетках свиней-доноров вырабатывались человеческие версии двух белков — тромбомодулина (CD141) и CD46.

Первый не дает крови сворачиваться после операции, второй — блокирует иммунный ответ и таким образом защищает чужеродные ткани от разрушения.В результате один из участвовавших в эксперименте павианов прожил с чужим органом почти три года. Четыре года спустя исследователи усложнили задачу: у 14 бабуинов сердца заменили на свиные.

Первые десять прооперированных обезьян умерли в течение 40 дней после процедуры — в основном от печеночной или сердечной недостаточности.Тогда исследователи стали пересаживать обезьянам органы, которые перед трансплантацией подключали к специальному аппарату. Он прокачивал через них насыщенную кислородом смесь крови и питательных веществ.

Также всем прооперированным обезьянам давали специальные медикаменты, чтобы затормозить рост свиных сердец. Иначе они вырастали очень большие и повреждали соседние органы.В итоге два бабуина после пересадки прожили три месяца, а еще два — полгода. Причина гибели животных — размеры пересаженных сердец. Они увеличились почти вдвое с момента операции, и у обезьян начался некроз тканей.

Запчасти для человекаВ 2019 году китайские ученые сообщили, что вывели породу свиней, чьи органы можно было бы без опаски пересаживать человеку. В их ДНК отключены ген 1,3-галактозилтрансферазы и специфический эндогенный вирус свиней (PERV) — участок, встроенный в геномы практически всех известных пород этих животных.

Эксперименты показали, что при совместном культивировании свиных и человеческих клеток последние инфицируются этим вирусом. В результате PERV продуцирует в них РНК и количество его копий в геноме увеличивается. Такие зараженные клетки вполне могут передать вирус здоровым клеткам. А значит, при трансплантации крупных свиных органов — например, сердца или печени — инфекция не исключена.

И как на нее будет реагировать человеческий организм, неизвестно. Кроме того, в ДНК искусственно выведенных животных активно работают восемь человеческих генов, а те участки генома, которые могли бы вызвать иммунное отторжение при трансплантации свиных органов людям, выключены.

При этом ученые не исключают, что иммунная система пациентов все-таки может среагировать на чужеродные органы, распознав в их клетках редкие белки. Но с этим можно будет справиться посредством иммуносупрессоров.По словам исследователей, летом компания проведет доклинические испытания, а в ближайшие пять лет начнет тестировать пересадку свиных органов людям.

Новая кожаПервым человеком, которому трансплантировали орган животного, стал американец с обширными ожогами тела. Его имя пока не называется. В октябре 2019 года в Массачусетской многопрофильной больнице ему пересадили кожу генно-модифицированной свиньи — размером пять на пять сантиметров.

С этой заплаткой под наблюдением врачей он провел пять дней, в течение которых исследователи не зафиксировали у него никаких осложнений. Затем кожу удалили и продолжили противоожоговое лечение.Трансплантацию выполнили в рамках клинических испытаний, которые второй год ведет компания XenoTherapeutics.

Согласно данным FDA (американского аналога Минздрава), окончательные результаты этого тестирования будут известны уже к середине июля. В эксперименте используется кожа свиней, у которых отключен ген 1,3-галактозилтрансферазы. Поэтому к их клеткам человеческий иммунитет более толерантен и мгновенного отторжения звериного органа не происходит. Помимо свиной, пациенту также трансплантировали кожу мертвого человека. Через пять дней ученые сняли обе заплатки и не заметили никакой разницы между состоянием раны под ними. Это говорит о том, что иммунитет принял орган животного за человеческий. Затем пациенту пересадили кожу с его собственного бедра, и рана затянулась успешно.Исследователи надеются, что уже в ближайшем будущем при серьезных и обширных ожогах свиную кожу можно будет использовать как временную заплатку.

https://ria.ru/20160406/1403678810.html

https://ria.ru/20170127/1486605184.html

https://ria.ru/20181205/1543636221.html

великобритания

китай

сша

РИА Новости

internet-group@rian.ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

internet-group@rian.ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

internet-group@rian.ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn24.img.ria.ru/images/7e4/2/4/1564234710_246:0:1605:1019_1920x0_80_0_0_aa17e367aefc3bed8ca66bf2efeaecf9.jpg

РИА Новости

internet-group@rian.ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

internet-group@rian.ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

генетика, гмо, биология, здоровье, открытия – риа наука, великобритания, китай, сша

МОСКВА, 5 фев — РИА Новости, Альфия Еникеева. Прямо сейчас в Массачусетской многопрофильной больнице (США) идут уникальные клинические испытания. Шести пациентам с серьезными ожогами врачи пересадили кожу генно-модифицированных свиней.

Первые операции провели еще в октябре, а окончательные результаты эксперимента сообщат в июле. Параллельно в Китае готовят добровольцев к пересадке внутренних органов ГМ-поросят. Пока же генетическую совместимость свиных клеток с человеческими проверяют в лабораторных условиях.

РИА Новости разбирается, успешны ли межвидовые трансплантации и как ученые добились того, чтобы кожа животных не отторгалась организмом человека.

Выжить с чужим сердцем

Первая успешная межвидовая трансплантация состоялась еще в 2013 году. Тогда американские исследователи пересадили в брюшную полость пяти павианов анубисов сердца генно-модифицированных свиней, оставив и их собственные.

У животных-доноров отсутствовал ген фермента 1,3-галактозилтрансферазы, располагающийся на внутренней оболочке сосудов всех млекопитающих, кроме приматов. Выработка антигенов к этому веществу могла привести к образованию тромбов у обезьян, получивших новые органы.

Также в клетках свиней-доноров вырабатывались человеческие версии двух белков — тромбомодулина (CD141) и CD46. Первый не дает крови сворачиваться после операции, второй — блокирует иммунный ответ и таким образом защищает чужеродные ткани от разрушения.

В результате один из участвовавших в эксперименте павианов прожил с чужим органом почти три года.

Четыре года спустя исследователи усложнили задачу: у 14 бабуинов сердца заменили на свиные. Первые десять прооперированных обезьян умерли в течение 40 дней после процедуры — в основном от печеночной или сердечной недостаточности.

Тогда исследователи стали пересаживать обезьянам органы, которые перед трансплантацией подключали к специальному аппарату. Он прокачивал через них насыщенную кислородом смесь крови и питательных веществ.

Также всем прооперированным обезьянам давали специальные медикаменты, чтобы затормозить рост свиных сердец. Иначе они вырастали очень большие и повреждали соседние органы.

В итоге два бабуина после пересадки прожили три месяца, а еще два — полгода. Причина гибели животных — размеры пересаженных сердец. Они увеличились почти вдвое с момента операции, и у обезьян начался некроз тканей.

Запчасти для человека

В 2019 году китайские ученые сообщили, что вывели породу свиней, чьи органы можно было бы без опаски пересаживать человеку. В их ДНК отключены ген 1,3-галактозилтрансферазы и специфический эндогенный вирус свиней (PERV) — участок, встроенный в геномы практически всех известных пород этих животных.

Эксперименты показали, что при совместном культивировании свиных и человеческих клеток последние инфицируются этим вирусом. В результате PERV продуцирует в них РНК и количество его копий в геноме увеличивается. Такие зараженные клетки вполне могут передать вирус здоровым клеткам. А значит, при трансплантации крупных свиных органов — например, сердца или печени — инфекция не исключена.

И как на нее будет реагировать человеческий организм, неизвестно.

Кроме того, в ДНК искусственно выведенных животных активно работают восемь человеческих генов, а те участки генома, которые могли бы вызвать иммунное отторжение при трансплантации свиных органов людям, выключены.

При этом ученые не исключают, что иммунная система пациентов все-таки может среагировать на чужеродные органы, распознав в их клетках редкие белки. Но с этим можно будет справиться посредством иммуносупрессоров.

По словам исследователей, летом компания проведет доклинические испытания, а в ближайшие пять лет начнет тестировать пересадку свиных органов людям.

Новая кожа

Первым человеком, которому трансплантировали орган животного, стал американец с обширными ожогами тела. Его имя пока не называется.

В октябре 2019 года в Массачусетской многопрофильной больнице ему пересадили кожу генно-модифицированной свиньи — размером пять на пять сантиметров.

С этой заплаткой под наблюдением врачей он провел пять дней, в течение которых исследователи не зафиксировали у него никаких осложнений. Затем кожу удалили и продолжили противоожоговое лечение.

Трансплантацию выполнили в рамках клинических испытаний, которые второй год ведет компания XenoTherapeutics.

Согласно данным FDA (американского аналога Минздрава), окончательные результаты этого тестирования будут известны уже к середине июля.

В эксперименте используется кожа свиней, у которых отключен ген 1,3-галактозилтрансферазы.

Поэтому к их клеткам человеческий иммунитет более толерантен и мгновенного отторжения звериного органа не происходит.

Помимо свиной, пациенту также трансплантировали кожу мертвого человека. Через пять дней ученые сняли обе заплатки и не заметили никакой разницы между состоянием раны под ними. Это говорит о том, что иммунитет принял орган животного за человеческий. Затем пациенту пересадили кожу с его собственного бедра, и рана затянулась успешно.

Исследователи надеются, что уже в ближайшем будущем при серьезных и обширных ожогах свиную кожу можно будет использовать как временную заплатку.

Свинячье сердце: в России выведут животных для выращивания органов

Выращивать человеческие органы у свиней

Генетически модифицированные животные, в телах которых станут выращивать органы для трансплантации людям, появятся в России в ближайшие годы. МФТИ подписал соглашение с китайскими учеными об участии в совместном проекте. Животные с человеческими генами помогут получить максимально подходящий материал для пересадки.

Он не вызовет отторжения из-за реакции иммунитета, так как не будет восприниматься организмом человека как чужеродный. На первом этапе специалисты проведут перестройку генома свиньи. Аналогичная работа планируется также с нечеловекообразными приматами — яванскими макаками.

Трансгенных животных намерены также использовать для доклинических исследований новых лекарств.

Отредактировать эмбрион

В трансплантации сердца, почек, печени и других жизненно важных органов нуждаются тысячи людей, однако донорского материала, который сейчас берут в основном от только что умершего человека, остро не хватает.

Проблема усугубляется тем, что пересаживать можно только генетически идентичные ткани и органы. Материал, взятый у животных, неизбежно будет распознан как чужеродный и отторгнут иммунитетом.

Однако нужные органы можно создать искусственно в лаборатории методами тканевой инженерии или попробовать «вырастить» внутри организма другого биологического вида.

Ученые Московского физико-технического института (МФТИ) совместно с коллегами из Китая запускают масштабный проект по созданию генетически модифицированных животных для нужд трансплантации.

Как сообщил «Известиям» руководитель лаборатории геномной инженерии Павел Волчков, соответствующее соглашение МФТИ с четырьмя китайскими организациями было подписано в Шанхае в рамках Третьего заседания Координационной комиссии по инновационному сотрудничеству и форума «Инвестиции в инновации».

С китайской стороны главным интересантом стала компания Clonorgan, представляющая собой венчурный стартап. Также свои подписи поставили представители бизнес-инкубатора города Ченду, Института ветеринарии и животноводства Китайской академии наук и правительства города Чунцин.

— Компания Clonorgan пришла к нам за помощью в плане редактирования генома, — пояснил Павел Волчков. — Сотрудники нашей лаборатории уже отработали технологию создания трансгенных животных.

Речь идет о ксенотрансплантации — пересадке органов, тканей или клеток от организма одного биологического вида другому. Генетикам нужно добиться, чтобы ткани и органы, выращенные в животном, можно было перенести в организм человека и трансплантат не отторгался бы вследствие иммунного ответа, был функционален и служил длительное время.

Гуманизированные животные

В научной литературе животные, организмы которых состоят из генетически разнородных клеток (то есть взятых от разных биологических видов), получили название химер. Как отметили в МФТИ, на данный момент уже получено более 10 линий гуманизированных свиней, несущих необходимые модификации в геноме.

Пока их будут применять для тестирования новых препаратов. На таких животных можно проверять методики терапии различных болезней (в том числе ВИЧ и онкозаболеваний). К примеру, вырастить у свиньи фрагмент человеческой печени и тестировать на нем лекарство от цирроза, которое будет подходить людям.

— Несмотря на известное высказывание Уинстона Черчилля о том, что свиньи смотрят на нас как на равных, отличия между нами, как биологическими видами, велики, — отметил Павел Волчков. — Нам важно избежать при пересадке сверхбыстрой реакции отторжения.

В дальнейшем можно будет вырастить орган, состоящий из человеческих тканей, внутри тела животного. Такая технология называется бластоцистной комплиментацией (бластоциста — это следующий этап формирования зародыша после зиготы. — «Известия»).

Причем, применять ее можно персонализировано: с использованием клеток конкретного пациента, что сделает риск отторжения минимальным.

Помимо редактирования эмбрионов свиней, ученые также инициировали проект с нечеловекообразными приматами, предположительно, яванскими макаками.

Перспективные технологии

Как поясняют ученые, вопрос выращивания органов для трансплантации решится не так скоро, это технологии медицины будущего. Однако некоторые отдельные ткани и паренхиматозные органы человеческого организма (печень, селезенка, эндокринные железы) можно будет получить в ближайшие 5–10 лет.

Например, исследователи смогут помочь больным с сахарным диабетом, если вырастят фрагменты поджелудочной железы.

По словам ученых, таким же способом можно решить проблему трансплантации костного мозга, в которой нуждается огромное количество людей на Земле, а донорского материала катастрофически не хватает.

Для этого нужно будет пересадить животным гемопоэтические стволовые клетки человека (клетки костного мозга, из которых получаются эритроциты, тромбоциты и различные виды лейкоцитов. — «Известия»). Их можно будет полностью или частично формировать из клеток, взятых у конкретного пациента.

Ведущий научный сотрудник Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, профессор Гёттингенского университета (Германия) Константин Крутовский уверен, что геномное редактирование — это большой шаг вперед, но, как и всякая новая технология, оно связано с определенными рисками.

— Подходить к этому надо с большой осторожностью, используя нестареющий принцип медицины — «не навреди». Не все побочные эффекты геномного редактирования изучены, — подчеркнул ученый.

— Поэтому необходимы дополнительные исследования, прежде чем использовать этот метод в практической медицине.

Кроме того, научному сообществу совместно с социологами, экономистами и законодателями следует разработать этические принципы и законы, регулирующие применение данного метода, и строго следить за их соблюдением.

Заведующая лабораторией постгеномных исследований Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, руководитель ЦКП «Геном» Анна Кудрявцева считает, что выращивание человеческих органов внутри животных в будущем перспективно для медицины. Однако сомнения вызывают партнеры МФТИ.

— Я довольно настороженно отношусь к сотрудничеству с китайцами. У них много прорывных исследований, но половина из них в итоге оказываются фейковыми, — пояснила эксперт. — Поэтому нужно подходить к такому сотрудничеству с высокой степенью ответственности.

Проект по созданию трансгенных животных для выращивания органов, в котором также участвует институт Китайской академии наук, поддержан правительством города Чунцин и местными институтами инновационного развития.

С российской стороны может быть привлечен Фонд перспективных исследований, который финансирует лаборатории МФТИ, работающие в области регенеративной медицины.

Китайская сторона уже объявила об инвестициях в объеме $7 млн, а бизнес-инкубаторы готовы вкладывать еще десятки миллионов в случае, если исследования будут успешными.

Свинья с человеческой ДНК

Выращивать человеческие органы у свиней

Однако кое-что похожее на революцию в медицинской науке действительно произошло.

В конце января научный журнал Cell напечатал статью молекулярного биолога Хуана Карлоса Исписуа Бельмонте, который руководит лабораторией в калифорнийском Институте Солка (США), и 38 его соавторов.

Статья рассказывает, как ученым удалось создать жизнеспособные эмбрионы, состоящие из смеси свиных и человеческих клеток.

Кто они

Если бы этим существам дали родиться (а биологи не стали так делать не в последнюю очередь по этическим причинам), их нельзя было бы формально приписать ни к одному биологическому виду. Такие организмы называют химерами.

У химер, которых мы знаем по средневековым миниатюрам, к телу льва прилагаются орлиные крылья, а к козлиным копытам змеиное жало. Кто помнит мышь с человеческой ушной раковиной на спине — результат громкого эксперимента 20-летней давности, легко допустит, что от биологов можно ждать и не такого.

Но в этом смысле новые существа из лаборатории Бельмонте вряд ли имели шанс хоть кого-нибудь удивить: после рождения они выглядели бы самыми обычными поросятами. Просто некоторые клетки их тела — примерно одна тысячная доля процента — содержала бы чистую человеческую ДНК.

И этим поросята выгодно отличались бы от ушастой мыши 1997 года, которая была скорее экспериментом по пластической хирургии и ни одной человеческой клетки не имела.

По свежим оценкам, всего у человека 30–40 трлн клеток, и примерно столько же у свиньи. Тысячная доля процента от такой астрономической цифры — это много или мало? Чтобы зачать ребенка, достаточно всего одной клетки. Поэтому в теории свинья-химера могла бы стать родителем человеческому младенцу.

Донор без мотоцикла

Врачи видят в свиньях не потенциальных родственников, а потенциальных доноров — для трансплантации их органов людям. Только в США за год пересаживают 27 тыс. почек, легких, сердец и кишечников. И во всех 27 тыс. случаев хирурги имеют дело с органами живых или мертвых людей.

Но кто в здравом уме решится попросить, чтобы ему на место собственного отказывающего сердца пересадили взятое у свиньи, когда процедура с обычным, человеческим, отлажена и отлично работает? Те, до кого не дойдет очередь на пересадку: 118 тыс. человек записаны в США в так называемый лист ожидания.

По статистике, примерно 22 из них умрут сегодня (и столько же — завтра, и столько же — в ближайшее воскресенье), не дождавшись своей трансплантации.

Доноров-людей слишком мало — и дело даже не в том, что добровольцы большая редкость. (В отличие от США в России по закону потенциальным донором считается всякий, кто не запретил изымать свои органы явно. Спрашивать согласия у родственников закон не требует.

) Всего три человека из тысячи, приводит британские данные журнал New Scientist, умирают в обстоятельствах, которые делают их органы годными для пересадки.

Цифры, очевидно, меняются от страны к стране — они зависят и от того, как быстро приезжает скорая на место ДТП или перестрелки, в результате которых появляются самые многообещающие доноры, и от того, как много поблизости центров трансплантологии, где органами сумеют распорядиться правильно.

Наконец, нужно еще за несколько часов найти и подготовить к операции пациента из «листа ожидания» — тут действуют намного более жесткие правила совместимости, чем для переливания крови с ее четырьмя разными группами.

Животные-доноры могли бы внести в этот хаос немного предсказуемости. Французский хирург Матье Жабуле пробовал вшивать безнадежным больным почки коз, овец и обезьян еще в 1906 году — за полвека до первой успешной трансплантации почки от человека человеку. Пациенты умирали в тот же день.

В 1932 году почку ягненка пересадили пациенту с острым отравлением ртутью — и он прожил рекордные девять суток. С приматами, ближайшими родственниками человека, тоже как-то не задалось. Стефани Фэй Боклэр Трафаган родилась в 1984 году с фатальным дефектом сердца, которое хирурги решили заменить сердцем бабуина.

Оно подарило новорожденной 21 дополнительный день жизни — но итог был тот же, что и во всех остальных случаях трансплантации от животных людям.

Сердцу или почке недостаточно иметь ту же форму и те же мышцы: с точки зрения иммунной системы, клетки органа, пересаженного от животного, — такое же инородное тело, как дизентерийная амеба или червь-паразит. А их полагается немедленно атаковать.

Клетки, которые меньше всего подвержены отторжению, — наши собственные.

Что если использовать животных как инкубаторы для почек и поджелудочных желез, выращенных из человеческих клеток (а в идеале — из клеток ровно того пациента, которому орган пересадят)? Решить задачу в лоб мешает все та же проблема с отторжением: для готовой иммунной системы взрослой свиньи клетки человека не менее чужие, чем для нас — свиные.

Значит, действовать надо как-то иначе.

Рассечь и склеить

Представьте, что у вас на глазах двух человек одновременно рассекли напополам — скажем, боевым лазером из плохого фантастического кино. Потом соединили половинку одного с половинкой другого, и склеенные половинки прожили бы потом целую жизнь как ни в чем не бывало.

Вариант еще парадоксальней: взяли двух худых, прижали друг к другу — и получили одного толстяка. Если обоим людям еще не исполнилось четыре дня с момента зачатия, ничего невозможного тут нет. На этой стадии будущий организм представляет собой шар из одинаковых клеток.

«Удаляете внешний защитный слой из неживой материи и физически соединяете эмбрионы», — объясняла в одном из интервью профессор Колумбийского университета (США) Вирджиния Папаиоанну, как ученые с 1960-х производят на свет мышей-химер с полным набором генов двух особей одновременно.

Соприкоснувшись, два эмбриона просто образуют новый шар побольше — почти как встретившиеся в воздухе мыльные пузыри. Иммунной системы, которая могла бы этому помешать, у шара из клеток еще нет — как, впрочем, и всех других систем: они разовьются намного позже.

Более тонкое вмешательство — добавить в зародыш чужой биоматериал, когда его клетки уже разделятся на разные сорта. На стадии бластоцисты зародыш — что у мыши, что у человека — представляет собой полый шар с небольшой порцией клеток, запертой внутри.

Только этой внутренней порции предстоит стать будущими легкими, печенью, почками, мозгом, кожей и другими деталями взрослого организма, а вся внешняя превратится в плаценту, которая не переживет роды.

Биологи предпочитают внедрять чужие клетки именно на этой стадии.

Нельзя сказать, чтобы этот сценарий в чистом виде открывал захватывающие возможности для трансплантологов. Необходимость в донорских органах возникает обычно позже — когда человек из возраста зародыша уже вышел.

Как скрестить его с другим зародышем? Взять такие клетки взрослого организма, которые не обзавелись четкой миссией (как клетки мозга или печени) и не потеряли свойственную клеткам зародыша способность превращаться во что угодно. Их называют стволовыми клетками, но в организме они большая редкость.

В 2012 году Нобелевскую премию по медицине присудили японскому ученому Синъе Яманаке за то, что он придумал способ превращать обычные клетки организма в стволовые — забывать свою предысторию и «впадать в детство».

Полное название — индуцированные (потому что это их заставили поменяться) плюрипотентные (то есть «способные на все» — на любое превращение) стволовые клетки. Ими исследователи химер и пользуются.

Можно ли так скомбинировать зародыши разных видов — например, крысы и мыши? Именно это впервые сделала при помощи стволовых клеток в 2010 году команда Тосихиро Кобаяси из университета Токио — а американская группа, опубликовавшая свои результаты через семь лет, довела метод до совершенства. Как убедиться, что вы на самом деле вывели химеру? Взять за основу обреченные на смерть эмбрионы со специально испорченной ДНК. С помощью недавно изобретенного «генного скальпеля» CRISPR-Cas9, метода точечной редактуры ДНК, ученые выводили из строя гены, ответственные за рост поджелудочной железы или сердца. С таким дефектом шансов выжить (и даже родиться живым) нет. Но потом в эмбрион внедряли стволовые клетки крысы. И если мышонок-химера все-таки появлялся на свет — ученые могли быть уверены, что внутри у него бьется крысиное сердце.

Но самый удивительный результат касался желчного пузыря. У крыс его нет, а у мышей есть. Но химеры, у которых ответственные за этот орган мышиные гены были выведены из строя, все равно рождались с исправным желчным пузырем — из крысиных клеток. Мышиные клетки каким-то образом подсказывали крысиным правильный контекст, и те, поддавшись влиянию, образовывали орган, невозможный у крысы.

Ближе к свиньям, чем к крысам

Скрестить таким образом свинью и крысу не получилось — потому что эти организмы слишком сильно непохожи друг на друга. Разная длительность беременности и разные размеры органов предполагают, что клетки запрограммированы делиться в разном темпе. Наконец, сможет ли крошечное крысиное сердце у химеры гонять кровь через огромную свиную печень?

А вот с людьми такой трудности нет: мы к свиньям намного ближе — прежде всего по размеру органов. Поэтому свиньи (и мини-пиги как отдельный вариант) всегда были кандидатами № 1 для ксенотрансплантации.

Параллельно с выращиванием человеческих клеток в свином теле биологи рассматривают и другие возможности — например, просто взять и скрыть от человеческого иммунитета те белки на поверхности свиных клеток, которые вызывают самую острую реакцию.

Такие исследования ведутся давно, поэтому свинья как кандидат на пересадку органов — не новость.

Новый эксперимент показал, что возможность есть, и она никакая не умозрительная — и даже не невероятная случайность. 2075 эмбрионов подсадили свиньям, и 186 из них достигли достаточной, по мнению ученых, зрелости.

Человеческие клетки метили специальной меткой в ДНК, которая заставляет их вырабатывать флуоресцентный белок — и 17 зрелых, здоровых эмбрионов уверенно светились в ультрафиолете, доказывая ученым, что они совершенно точно химеры.

От этого момента до органов в живом инкубаторе — годы, говорят исследователи. И дело не только в том, что доля человеческих клеток в организме химеры слишком маленькая. Увидеть, как они растут и что происходит с клетками во взрослом организме, ученым было бы сложно в любом случае.

Мы к свиньям намного ближе — прежде всего по размеру органов. Поэтому свиньи всегда были кандидатами № 1 для ксенотрансплантации

Химеры мыши и крысы, выведенные раньше, прожили полноценную мышиную жизнь в два года. Нет поводов думать, что у химер человека и свиньи были бы серьезные проблемы со здоровьем, мешающие достигнуть зрелости. Родиться на свет им помешали не биологические проблемы, а этические.

Причем настолько серьезные, что команда из Института Солка вынуждена была проводить исследование на частные деньги, потому что правила Национального института здоровья США — аналога Минздрава, который финансирует бóльшую часть биомедицинских исследований в стране, — запрещают тратить деньги на любые опыты с внедрением стволовых клеток человека в эмбрионы животных.

Что неэтичного в появлении на свет свиньи с человеческой селезенкой? Наша неуверенность в результатах такого эксперимента. Пропорции клеток во взрослом эмбрионе — не те, какие были у зародыша.

И если свиные клетки будут преобладать в соотношении миллион к одному — это не так страшно, как если человеческие возьмут верх. И на свет появится существо, больше похожее на человека, чем на поросенка, с человеческим мозгом, но с уродствами, вызванными обстоятельствами эксперимента.

Чтобы медики могли спасать людей, нужно, похоже, в том числе более точное определение человека — и более точный ответ на вопрос, откуда люди берутся.

Трансплантация органов от животных. Какие есть проблемы и реально ли это?

Выращивать человеческие органы у свиней

Трансплантация органов была одной из историй феноменального успеха медицины второй половины 20 века.

На протяжении десятилетий эта область была уделом нескольких смелых исследователей и клиницистов, которые часто привлекали внимание общественности, а теперь трансплантаци уже прочно вошла в современную медицину. С начала 1980-х годов сотни тысяч пациентов получили новые почки, печень и сердце.

 Другие органы (легкие, поджелудочная железа и кишечник) также обычно пересаживаются, хотя и в меньшем количестве. Клинические результаты этих операций показывало восстановление получателям всех органов.

К сожалению, сообщество трансплантологов не смогло удовлетворить спрос на донорские органы. Безусловно, за последнее десятилетие было отмечено увеличение доступности донорских органов.

Но это объясняется увеличением числа «живых» доноров (в первую очередь почек, а в некоторой степени — печени и легких) и все более частым использованием донорских органов от мертвых, которые много лет назад считались непригодными.

Разрыв между потребностью в органах и доступностью органов продолжает увеличиваться, несмотря на большую общественную просветительскую работу по донорству органов.

Смертность в листе ожидания составляет 10 пациентов в день, и время ожидания пациентов для всех основных органов продолжает расти. Это приводит к тому, что ученые ищут новые источники донорских органов. Например, от животных. Успешно ли?

Эксперименты с трансплантацией органов животных

Трансплантация органов от человека к человеку существует только с 1950-х годов, и ученые работают над трансплантацией органов от животных к человеку — ксенотрансплантацией — почти столько же. В 60-х Кейт Реемтсма экспериментировал с трансплантацией почек шимпанзе людям.

Большинство из экспериментов потерпели неудачу в течение нескольких недель, но одна женщина прожила девять месяцев. Большинство других попыток ксенотрансплантации, особенно сердца и легких, имели аналогичный успех.

В 1984 году, в ходе одной из самых известных трансплантаций между видами, Леонард Бейли пересадил сердце павиана младенцу, Бэби Фэй. Сердце отказало через 20 дней, но год спустя оно стало воротами для первой педиатрической трансплантации сердца от человека к человеку.

В 2015 году, с помощью генной инженерии, ученые, помимо сердца свиньи, сохранили живую и функционирующую почку павиана в течение 136 дней.

До сих пор межвидовые трансплантации невозможно было поддерживать бесконечно. Дело в том, что иммунная система человека построена так, чтобы отторгать чужеродные тела, в данном случае — органы.

В лабораторных испытаниях проблемы возникают, когда человеческая кровь перекачивается через органы свиньи.

Согласно экспериментам компании Revivicor с трансплантацией органов свиней, которая, кстати, создала клонированную овцу Долли и сейчас активно раблтает в медленно развивающейся области ксенотрансплантации, иммунный ответ запускается естественными антителами, направленными против эпитопа галактозы, или той части клеток свиньи, которая определяет, могут ли антитела прикрепляться сами или нет. Поэтому компания работает над изменением этого эпитопа, добавляя в геном свиньи человеческий тромбомодулин, белок, покрывающий эти эпитопы. Это заставляет их казаться более «чеорвекоподобными», и, следовательно, у тела меньше шансов их отвергнуть.

Задача состоит в том, чтобы нацелить гены, которые отвергаются человеческим телом, а затем найти способы их редактировать. Бабуин, который выжил после трансплантации сердца, находился на тяжелом курсе иммунодепрессантов и умер, когда его прекратили. Но ученые не прекращают суои попытки.

Почему именно свиньи?

Свиньи генетически далеки от людей, но их органы имеют одинаковый размер, и их легко разводить, поэтому они стали мишенью для ксенотрансплантации или трансплантации органов или клеток, не относящихся к человеку, в человеческое тело. Клапаны свиней уже успешно используются при пересадке сердца.

Проблема пересадки органов от свиней

Органы свиньи по природе не совместимы с человеческими телами.

Чтобы сделать их более подходящими, ученые, например, китайского биотехнологического стартапа, основанного пионером генетики из Гарварда Джорджем Черчем , доктором философии, использовали CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats — короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами) для одновременного внесения 42 модификаций в 13 генов свиней. Компания Qihan Biotech экспериментирует с различными редакторами генома с момента своего основания в 2017 году. Эта последняя версия, которую она называет «свинья 3.0», редактируется наиболее широко.

Изменения предназначены для предотвращения иммунного отторжения, свертывания крови, кровотечения и инфекции у реципиентов трансплантата.

Чтобы свиная почка, сердце или легкое могли сохранить жизнь человеку, необходимо обмануть иммунную систему человека, чтобы она не распознала, что она принадлежит к другому виду.

Именно здесь на помощь приходит технология редактирования генов Crispr, позволяющая исследователям вносить целевые изменения в полный набор генов одновременно во многих местах.

Технология CRISPR использовалась eGenesis для удаления из генома свиньи группы вирусов, которые, как некоторые опасаются, могут попасть в организм человека после трансплантации. Теперь они также работают над удалением маркеров, которые идентифицируют клетки как чужеродные, чтобы иммунная система человека не отклоняла их.

Компания сообщила о своих результатах в журнале Natural Biomedical Engineering 21 сентября.

«Это демонстрация силы», — заявил в интервью Future Human Джей Фишман, доктор медицинских наук, заместитель директора программы трансплантации в Массачусетской больнице общего профиля, который не участвовал в исследовании. «У нас не хватает органов для трансплантации. Теперь у нас есть инструменты, позволяющие манипулировать органами животных, пытаясь заставить эти органы работать».

Учитывая размер органов и функции, аналогичные человеческим, свиньи долгое время рассматривались как многообещающий источник для трансплантации органов человека. Но есть два основных препятствия на пути введения органов свиньи людям: быстрое иммунное отторжение и возможность заражения.

На поверхности свиных клеток есть молекулы, называемые антигенами, которые кажутся чужеродными для иммунной системы человека.

В результате любой орган свиньи, трансплантированный человеку, вызовет тяжелый иммунный ответ, что приведет к быстрому отторжению.

Клапаны сердца свиней обычно трансплантировали людям в течение десятилетий, но ткань свиньи «фиксируется» с помощью химикатов, так что клетки больше не живы.

В прошлом году врачи преодолели эту проблему с иммунитетом, когда они впервые пересадили генно-модифицированную кожу свиньи пострадавшему от ожога. Свиньи были специально выращены, чтобы предотвратить отторжение кожи.

Хотя трансплантаты из кожи свиньи должны быть временными и в конечном итоге заменяются кожей собственного тела человека, они рассматриваются как ключевой шаг к клиническим испытаниям на людях, в которых используются целые органы свиньи.

Еще одним потенциальным препятствием для трансплантации органов свиньи человеку является тот факт, что свиньи содержат в своей ДНК семейство врожденных вирусов, известных как эндогенные ретровирусы свиней, или PERV. Эти вирусы могут передаваться человеку во время трансплантации, но их риск для человека до сих пор неясен.

В 2017 году Черч и другие, в том числе Лухан Янг, доктор философии, работавший в лаборатории Черча, сообщили о первом прототипе свиньи с CRISPR: свинье без PERV. Вторая версия, свинья 2.0, имела правки иммунной системы. Pig 3.0 (свинья 3.0) сочетает в себе все эти правки.

«Они довольно здоровы», — заявил генеральный директор Qihan Biotech. «Пока что они выглядят нормально с точки зрения их физиологии, фертильности и репродуктивной способности». По данным анализов крови, печень, сердце и почки отредактированных свиней функционируют нормально.

Компания, базирующаяся в Ханчжоу, произвела около 2 000 голов свиней 3,0 в Китае. Некоторым разрешили спариваться, и полученное потомство также несет те же генетические модификации, что и их родители.

Теперь вопрос заключается в том, действительно ли эти модификации делают органы свиньи более подходящими для трансплантации человеку. «Прыжок веры, который мы должны совершить, заключается в том, что теперь они будут производить органы, которые функционируют у людей», — говорит Фишман. «Но мы этого еще не знаем».

В целом, пока ясной картины о том, возможно ли это у ученых нет. Однако стремления компании Revivicor к созданию органов свиньи носит личный характер, отмечает Smithsonian Magazine.

Мартина Ротблатт, основательница нынешней материнской компании Revivicor United Therapeutics, имеет дочь с легочной артериальной гипертензией, заболеванием легких, которое обычно заканчивается смертельным исходом. Единственный способ вылечить это — пересадка, поэтому она потратила время и деньги на трансплантацию органов и тканевую инженерию.

Revivicor фокусируется на сердце и печени, а не на легких, потому что легкие больше подвержены влиянию иммунной системы. Они заявили, что хотят провести первую полную трансплантацию органов от свиньи человеку в течение десятилетия.

Мечта Ротблатт о том, чтобы Revivicor стала «сборочной линией» для новых органов, чтобы «они всегда были в достатке», — это просто мечта. Хотя достигнут значительный прогресс в том, как органы поддерживают свою целостность, до прямой трансплантации от свиньи человеку еще далеко.

«Иммунологические и патофизиологические проблемы, связанные с ксенотрансплантацией свиней … значительны и, вероятно, отражают тот факт, что прошло 80 миллионов лет с тех пор, как свинья и человек разошлись по эволюционной шкале», — написал Дэвид К.С. Купер, хирург из Томаса Э. Институт трансплантации Starzl при Медицинском центре Университета Питтсбурга, в статье 2012 года о ксенотрансплантации . «Поэтому, по словам [немецкого ученого] Клауса Хаммера, мы пытаемся „перехитрить эволюцию“».

Кроме перечисленных проблем с иммунитетом человека и межвидовыми инфекциями, ученым также нужно пересечь непростую моральную черту.

Трансплантация сердца Бейли все еще вызывает споры, и есть опасения как по поводу информированного согласия со стороны пациента, так и по поводу благополучия животных.

Группы по защите прав животных, как и следовало ожидать, выступают против разведения животных с целью извлечения их органов. Согласно MIT Technology Review, «последний раз, когда врач пересадил человеку сердце свиньи, в Индии в 1996 году он был арестован за убийство».

Тестирование органов от животных

Прежде чем отредактированные органы свиньи можно будет использовать на людях, их необходимо сначала протестировать на обезьянах, близких родственниках человека. По словам Янга, Qihan Biotech провела «десятки» пересадок органов от свиньи к обезьяне.

Компания уделяет особое внимание почкам, поскольку потребность в них очень велика, но также проводит трансплантацию нескольких органов, чтобы изучить, как другие органы свиньи живут у обезьян.

По словам Янга, последние изменения привели к менее серьезным иммунным реакциям у обезьян по сравнению с предыдущими прототипами свиней. Она отказалась сообщить, как долго выжили пересаженные обезьяны.

В 2016 году исследователи из Национального института здоровья США объявили, что им удалось сохранить живым сердце свиньи в павиане более двух лет, побив все предыдущие рекорды.

Ян и Черч также являются соучредителями eGenesis, партнерской компании Qihan Biotech в Бостоне, которая произвела более 100 отредактированных свиней, согласно MIT Technology Review. Но исследования на обезьянах дороги и вызывают споры в Соединенных Штатах, а китайские правила более благоприятны для исследований на нечеловеческих приматах.

Фишман говорит, что тот факт, что свиньи кажутся здоровыми и плодовитыми и имеют пометы нормального размера, является хорошим признаком того, что генетические манипуляции не повредили свиньям.

Но CRISPR не идеален: одним из его хорошо известных побочных эффектов является то, что он может вносить так называемые «нецелевые» изменения — непреднамеренные изменения в других местах генома.

Некоторые из этих небольших изменений ДНК, вероятно, безвредны, но другие могут иметь последствия для здоровья.

Риски и последствия

Когда Ян и ее команда использовали секвенирование генома для поиска нецелевых эффектов у отредактированных свиней, они обнаружили несколько непреднамеренных вставок и удалений.

Эти непреднамеренные изменения произошли в «некодирующих» генах тех, — которые не содержат инструкций по созданию белков, необходимых организму.

Ученые когда-то считали эту часть генома «мусорной ДНК», но теперь понимают, что эти области могут иметь важные функции.

Мухаммад Мохиуддин, доктор медицины, директор программы сердечной ксенотрансплантации в Медицинской школе Университета Мэриленда, который не участвовал в работе, предупреждает, что обширные модификации генов могут привести к аномалиям в органах животных.

Он также говорит, что для разных органов могут потребоваться разные генетические модификации. «Мы должны быть осторожны, чтобы не изменять больше генов, чем те, которые абсолютно необходимы, чтобы избежать неизвестных рисков».

Читать также

Годовая миссия в Арктике закончилась, и данные неутешительны. Что ждет человечество?

Ученые выяснили, почему дети являются самыми опасными переносчиками COVID-19

В США нашли и уничтожили гнездо азиатских шершней-убийц

Цветочнику
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: