Мир приблизился к одной из этических дилемм, о которых мы не хотели думать. Ученые произвели эмбрионы, комбинируя ДНК от свиньи и человека, чтобы сделать так называемую химеру. Они развивались в течение нескольких недель, прежде чем были уничтожены. Можно с уверенностью предположить, что эмбрионы-гибриды скоро будут развиваться дальше, но технические проблемы сделали их формирование более сложным, чем ожидали ученые.
Как появляются химеры
Химеры — организмы, образованные из двух оплодотворенных клеток, или зиготы, взятых от различных видов. Судя по названию, они должны оставаться на страницах книг Джоан Роулинг или древней мифологии, но есть веские причины, почему некоторые ученые хотят их создать. В частности, люди умирают от нехватки донорских органов, таких как сердце и почки. Химеры, созданные путем комбинирования оплодотворенных клеток свиньи и человека, могут оказаться решением этой проблемы, так как они станут источниками достаточно похожих на наши собственные органов, которые можно будет эффективно трансплантировать.
Этические проблемы
Многие считают, что эта идея даже звучит ужасающе, но другие утверждают, что это не хуже, чем выращивание животных, часто в ужасающих условиях, просто для того, чтобы их съесть. Кроме того, будет трудно объяснить человеку, чья единственная надежда на выживание — печень химеры, что эта идея кажется слишком отталкивающей для реализации. Фантасты и философы некоторое время пробовали решить эту этическую проблему, но политические институты и широкая общественность, как правило, откладывали ее в корзину сложных вещей, о которых мы пока что не должны беспокоиться.
Поэтому заявление об успешном создании эмбриона-гибрида служит тревожным сигналом, что мы не можем больше откладывать решение этой проблемы и должны заняться ею уже сейчас.
Начальный этап работы ученых
Усилия ведущего исследователя профессора Хуана Карлоса Бельмонте из Института Солка и его команды показали, что в этом вопросе существуют не только этические препятствия. «Конечная цель состоит в том, чтобы вырастить функциональные и переносимые ткани и органы, но мы далеки от этого, — сказал Бельмонте в своем заявлении. — Это важный первый шаг».
Бельмонте начал с того, что помещал стволовые клетки крысы в эмбрион мыши. Этим занимались ранее и другие исследователи. Затем он использовал инструменты для редактирования генов, чтобы удалить гены, ответственные за развитие конкретных органов у мыши, и заменил их крысиными эквивалентами. «Клетки крысы имеют функциональную копию отсутствующего гена мыши, так что они могут вытеснять клетки мыши и занимать освобожденные ниши для развития органов», — сказал первый автор подобного исследования доктор Джан Ву, также из Института Солка.
Почему используются эбрионы свиней
Человеческие стволовые клетки ранее также были введены эмбрионам мыши, но результаты оказались незначительными. Бельмонте и Ву пошли дальше и попытались ввести клетки человека эмбрионам коров и свиней. Часть работы с эмбрионами коров оказалась более трудной и дорогостоящей, и поэтому был сделан выбор в пользу свиней.
Но даже после этого работа не была простой. С момента зачатия до рождения свиньи проходит менее четырех месяцев, так что их развитие происходит гораздо быстрее, чем у людей.
Несмотря на то что команде все же удалось получить промежуточные человеческие плюрипотентные стволовые клетки для формирования химеры в пределах эмбриона свиньи, гибрид больше напоминал животное, а не человека. Авторы считают это хорошим результатом, так как многие из самых больших этических проблем возникают в случае создания существа с человеческим мозгом.
Эмбрионы были уничтожены через 3—4 недели, и они продемонстрировали свою жизнеспособность на этом этапе. Авторы работают над установкой конкретных человеческих генов в последующих химерах (как это было сделано при работе с крысами и мышами), чтобы создать больше человеческих органов.
Эмбрион—гибрид человека и свиньи. Биологи из США, Японии и Испании ввели стволовые клетки человека в яйцеклетку свиньи. Выращенный в утробе животного эмбрион ученые назвали химерой — в честь существа из античной мифологии. В перспективе эти исследования позволят ученым выращивать органы для трансплантации и изучать природу генетических заболеваний. Для того, чтобы исследования продвинулись дальше, ученые должны не только доказать эффективность опытов, но и их этичность.
В чем суть эксперимента
Группа американских ученых из калифорнийского Института биологических исследований Солка ввели человеческие стволовые клетки в эмбрион свиньи на ранней стадии развития и поместили его в утробу животного. Спустя месяц стволовые клетки развились в зародыши с зачатками человеческих тканей: сердца, печени и нейронов.
Из 2075 пересаженных эмбрионов до 28-дневной стадии развились 186. Полученные эмбрионы были «крайне нестабильными», признают ученые, но пока это самый успешный гибрид человека. Ученые пишут, что полученная химера — важнейший шаг к созданию эмбрионов животных с функционирующими человеческими органами.
Источник: Cell Press
Конечная цель заключается в том, чтобы вырастить функциональные и готовые к трансплантации органы, проведенные эксперименты — первый шаг к этому, пишет WP со ссылкой на ученых из Калифорнии.
О результатах похожего исследования рассказывается в первом номере журнала Nature за 2017 год. Как следует из публикации, группе ученых из Японии и США удалось вырастить поджелудочную железу мыши внутри крысы, а затем пересадить вырабатывающий инсулин орган больным диабетом мышам, что не вызвало иммунного отторжения. Это стало первым подтверждением, что межвидовая трансплантация органов возможна, пишет Nature.
Зачем это нужно
Главная цель ученых — выращивание человеческих органов с помощью эмбрионов крупных животных. По данным американского Минздрава, каждый день в ожидании органов для трансплантации умирают 22 человека. Ученые давно пытались выращивать искусственные ткани вне человеческого тела, но органы, развивающиеся в чашке Петри (так называют емкость для выращивания микроорганизмов), сильно отличаются от выращенных внутри живого организма.
Технология выращивания искусственных органов, скорее всего, будет похожа на эксперимент с мышами и крысами, пишет The Washington Post. Крысы, которым в рамках описанных в Nature исследований подсаживались новые клетки, были генетически модифицированные. Они не могли вырастить собственную поджелудочную, поэтому стволовые клетки «заполняли свободное пространство». Часть появляющихся у крыс желез была пересажена больным мышам. После операции мыши жили со здоровым уровнем глюкозы в течение года — полжизни в человеческих масштабах, пишет WP.
Исследование доказало, что межвидовая трансплантация не только возможна, но и эффективна, прокомментировал результаты старший автор исследования Хиромицу Накаучи из Стэнфордского университета. Ученым таким же образом удалось «вырастить» сердце и глаза.
Какие сложности
Ученые из Калифорнии добились первых результатов спустя четыре года после начала исследований. По их словам, свиньи — идеальные животные для эксперимента. Их органы примерно такого же размера, однако они растут гораздо быстрее человеческих. В дальнейших исследованиях фактор времени должен стать главным, признаются исследователи.
«Пока количество человеческих клеток в полученном эмбрионе очень незначительное, а весь процесс проходит на ранней эмбриональной стадии, поэтому пока рано говорить о создании полноценной химеры», — прокомментировал результат коллег Накаучи. В полученных эмбрионах на 100 000 клеток свиньи приходилась только одна человеческая (эффективность 0,00001%). «Достаточно добиться эффективности от 0,1% до 1% клеток», — объяснил BBC один из авторов калифорнийского исследования.
После четырех недель развития ученые из Института Солка по этическим соображениям уничтожили полученные эмбрионы, чтобы предотвратить полноценное развитие химеры. «Мы лишь хотели ответить на вопрос, смогут ли человеческие клетки вообще приспоосбиться», — объяснил один из авторов.
Этические вопросы
В 2015 году Национальные институты здравоохранения США наложили мораторий на финансирование исследований, в рамках которых скрещиваются клетки человека и животных. Поскольку стволовые клетки могут развиться в любую человеческую ткань, в перспективе может быть создано животное с человеческим мозгом, считают некоторые биоэтики. Другие указывают на нарушение «символической границы» между человеком и животным, пишет WP.
Калифорнийские ученые считают, что страхи вокруг «химер» больше походят на мифы, чем на контролируемые эксперименты, но признают, что возможность рождения животного с человеческими клетками вызывает беспокойство.
В августе Национальные институты здравоохранения США допустили возвращение к финансированию исследований химер. Организация предлагает разрешить введение стволовых клеток людей в эмбрионы на ранней стадии развития крупных животных за исключением других приматов.
«Нам наконец-то удалось доказать, что такой подход к созданию органов возможен и безопасен. Надеюсь, люди поймут это. Многие считают, что это из раздела научной фантастики, но сейчас это становится реальностью», — прокомментировал возможное снятие запрета Накаучи.
Даниил Сотников
Фото на превью: кадр из фильма «Химера»
Фото в шапке: WikiCommons
