Ученые: Кровь станет первым «человеческим органом», выращенным в свинье

В массовой культуре выращивание человеческих органов в животных ассоциируется с пересадкой сердца или почек. Однако масштабный научный обзор, опубликованный в журнале Signal Transduction and Targeted Therapy спорит с этим. Команда ученых под руководством Линя Чэна из Медицинской школы Шанхайского университета Цзяотун пришла к выводу: первым реальным продуктом этой многообещающей технологии станет человеческая донорская кровь, выращенная внутри свиней. Полноценные гибридные органы для трансплантации все еще остаются далекой перспективой, в то время как «кровь в мешках» для клинического использования может появиться в ближайшем будущем.

Основной метод в этой области — бластоцистная комплементация. Ученые генетически «отключают» у эмбриона животного ген, отвечающий за развитие конкретного органа, а затем вводят туда человеческие стволовые клетки. Эти клетки занимают пустующую нишу, и животное выращивает орган, состоящий из тканей другого вида. На грызунах метод сработал отлично: еще в 2010 году исследователям удалось вырастить работающую поджелудочную железу крысы внутри мыши.

Эволюционный барьер и анатомические тупики

Когда внимание ученых переключилось на свиней, более подходящих по размеру для человека, исследователи столкнулись с жестким эволюционным барьером. Виды, разделившиеся десятки миллионов лет назад, развиваются по разному. Человеческие клетки в свиных эмбрионах массово гибли, не выдерживая конкуренции. Максимальный успех на сегодня — человекоподобная первичная почка в эмбрионе свиньи на 28-й день развития, где доля человеческих клеток составила 65%. Однако ни один подобный орган так и не был доведен до стадии зрелости, пригодной для трансплантации.

Другие органы сталкиваются со специфическими проблемами развития. Так, сердца, созданные путем замещения кардиомиоцитов, бились, но затем отказывали из-за невозможности сформировать собственную сосудистую сеть.

Это резко контрастирует с прямой ксенотрансплантацией, при которой пациентам пересаживают генетически модифицированные органы самих свиней. Такие пациенты выживали от нескольких недель до месяцев, а главным препятствием оставалось отторжение органов иммунной системой.

Почему кровь вырастить проще и безопаснее

Кровь лишена большинства этих анатомических проблем. Ей не нужна сложная трехмерная архитектура, собственная разветвленная сосудистая сеть и строгая синхронизация развития с чужим эмбрионом — ей нужны только сами клетки.

Эксперименты на животных в этой области продвинулись гораздо дальше. Введение человеческих стволовых клеток плоду овцы позволило через пять месяцев получить Т- и B-лимфоциты в ее костном мозге. А у свиней с искусственным иммунодефицитом человеческие клетки крови составили до 80% ткани в тимусе.

Пока речь идет об интеграции клеток, а не о готовых продуктах для переливания. В одной из моделей свиней человеческие эритроциты и миелоидные клетки не удалось извлечь из периферической крови, и массовое производство компонентов крови клинического уровня — это отдельная технологическая задача. Тем не менее, спрос на нее огромен.

Главным барьером для развития технологии остаются этические риски. 

Если человеческие стволовые клетки вводятся в эмбрион животного, ученые не могут полностью контролировать, куда они направятся. Существует опасность, что они начнут формировать мозг или половую систему животного. Чтобы избежать появления животных с частично человеческим мозгом, исследователи переходят на метод «органогенных ниш», вводя клетки с ограниченным потенциалом развития на более поздних стадиях развития плода. То есть, эта клетка уже генетически «запрограммирована» стать только почкой или только кровью. Она физически не способна превратиться в клетку мозга или половую клетку.

На данный момент ни один человек не получал клетки или ткани, выращенные методом бластоцистной комплементации. Технология остается на доклинической стадии, но вектор развития, как утверждают авторы, таков: ученые гораздо ближе к получению пакета донорской крови, чем к созданию жизнеспособной почки.