Chińscy biotechnolodzy stworzyli chimerę świni i człowieka

Chińscy biotechnolodzy wyhodowali świńskie embriony z ludzkimi nerkami. W przyszłości w ten sposób mają powstawać narządy do przeszczepów.

Chimera świni i człowieka

.Artykuł na ten temat ukazał się w czwartek w piśmie „Cell Stem Cell”. Chińscy biotechnolodzy z Instytutu Biomedycznego w Kantonie stworzyli chimeryczne embriony łączące komórki świńskie z ludzkimi. Po wszczepieniu ich zastępczym, świńskim matkom, zaczęły się w nich rozwijać ludzkie nerki. To pierwszy raz, kiedy udało się wyhodować ludzki narząd w innym gatunku. Wcześniej udawało się to tylko z tkankami – np. mięśniami czy krwią.

Badacze skupili się teraz na nerkach, ponieważ jest to pierwszy organ, który rozwija się w trakcie wzrostu embrionu, a jednocześnie – najczęściej przeszczepiany narząd. „Organy szczurów były już hodowane w myszach, a organy myszy – w szczurach, ale wcześniejsze próby hodowania ludzkich narządów w świńskich organizmach nie powiodły się” – podkreśla Lai Liangxue, główny autor badania.

Niska wydajność tworzenia międzygatunkowych hybryd

.”Nasze podejście ulepsza integrację ludzkich komórek z tkanką biorcy i pozwala nam na hodowanie ludzkich narządów w świńskich organizmach” – wyjaśnia. Integracja ludzkich komórek macierzystych z embrionami świń była wyzwaniem, m.in. dlatego, że komórki świń wypierają komórki ludzkie. Do tego komórki świńskie i ludzkie mają różne potrzeby fizjologiczne. „Pracowaliśmy nad mechanizmami przezwyciężenia wyjątkowo niskiej wydajności tworzenia międzygatunkowych hybryd” – mówi jeden z głównych autorów dokonania, Guangjin Pan. – „Zidentyfikowaliśmy kilka kluczowych czynników, które umożliwiają tworzenie hybryd międzygatunkowych poprzez wspieranie rywalizacji komórkowej”.

Technika CRISPR

.Technika opracowana przez chiński zespół opiera się na trzech kluczowych składnikach. Po pierwsze, badacze stworzyli w świńskim embrionie specjalną niszę, aby ludzkie komórki nie musiały rywalizować z komórkami świń – z pomocą techniki CRISPR spowodowali, aby komórkom świni brakowało dwóch genów niezbędnych do rozwoju nerek. Po drugie, zmodyfikowali ludzkie pluripotencjane komórki macierzyste, tak aby uczynić je bardziej zdolnymi do integracji i mniej podatnymi na samozniszczenie, poprzez tymczasowe zahamowanie procesu apoptozy (naturalnej śmierci komórek). Następnie, z pomocą hodowli na specjalnym podłożu, przekształcili je w komórki przypominające wczesne ludzkie komórki embrionalne.

Po trzecie, przed wszczepieniem rozwijających się embrionów do zastępczych matek badacze hodowali chimerę, zapewniając jej unikalną mieszankę składników odżywczych i cząsteczek sygnałowych, przeznaczonych zarówno dla komórek ludzkich, jak i świńskich. Ogółem badacze przeszczepili 1820 embrionów do 13 zastępczych matek. Po 25 lub 28 dniach przerywali ciąże i wydobywali embriony, aby ocenić chimery.

Ludzkie komórki w innych narządach embrionu świni?

.Badacze zebrali pięć embrionów chimerycznych do analizy (dwa po 25 dniach i trzy po 28 dniach od wszczepienia). Stwierdzili, że miały one strukturalnie normalne nerki, jak na swój etap rozwoju. Zespół zbadał również, czy ludzkie komórki przyczyniają się do powstawania innych tkanek w różnych częściach embrionu. Mogłoby to bowiem mieć konsekwencje etyczne, szczególnie, jeśli komórki byłyby obecne w tkankach nerwowych lub komórkach zarodkowych, a świnie byłyby prowadzone aż do narodzin.

Okazało się jednak, że ludzkie komórki były głównie zlokalizowane w nerkach, podczas gdy reszta embrionu składała się z komórek świń. „Stwierdziliśmy, że jeśli stworzy się niszę w embrionie świńskim, to ludzkie komórki naturalnie przechodzą właśnie do tych przestrzeni” – mówi główny autor Zhen Dai, jeden z autorów. – „Zauważyliśmy bardzo niewiele ludzkich komórek nerwowych w mózgu i rdzeniu kręgowym i nie zanotowaliśmy żadnych ludzkich komórek w tkankach płciowych, co wskazuje, że ludzkie pluripotencjalne komórki macierzyste nie różnicowały się w komórki zarodkowe”.

Hodowla organów do przeszczepów – długofalowy cel badań

.Badacze sugerują, że temu procesowi można dodatkowo zapobiegać przez wyłączenie kolejnych genów w ludzkich komórkach, co można przetestować w przyszłych badaniach. W dalszych pracach naukowcy chcą też hodować nerki dłużej oraz uzyskiwać także inne narządy. Długofalowym celem jest uzyskiwanie ludzkich narządów nadających się do przeszczepów, ale na to prawdopodobnie trzeba będzie poczekać wiele lat. W międzyczasie metoda posłuży także do badań embrionalnego rozwoju człowieka – zapowiadają naukowcy.

Modyfikacje genetyczne człowieka

.Na temat modyfikacji genetycznych człowieka w przyszłości, które będą osiągane za pomocą ulepszania genomu, na łamach „Wszystko Co Najważniejsze” pisze prof. Jacek KORONACKI w tekście „In vitro i hodowla ludzi„.

„Rodzice mają prawo i moralny obowiązek dbać o zdrowie swoich dzieci. Do nich należeć będzie decyzja, czy zgodzić się na ingerencję w genom zarodka, z którego urodzi się ich dziecko, by to dziecko i jego przyszłe potomstwo uchronić przed konkretną, ciężką chorobą w przyszłości. Jest inną sprawą, że modyfikacje materiału genetycznego embrionu – nawet jeśli przeprowadzone doskonale bezpiecznie, doskonale precyzyjne i zgodne z założonym planem – zapewne nigdy nie będą całkowicie pewne co do ich wyniku. Zapewne zawsze będzie istniało ryzyko zaistnienia nieprzewidzianych skutków danej modyfikacji. I nie chodzi tu o skutki uboczne, lecz naturalne, tyle że właśnie nieprzewidziane – organizm ludzki jest niezwykle złożony, związki między genotypem a fenotypem, czyli pełnym zespołem cech organizmu, nigdy nie zostaną zbadane do końca. Ale też z czasem, dzięki wysiłkowi badaczy, ryzyko powstania owych nieprzewidzianych efektów ingerowania w genotyp będzie malało. Aż zostanie uznane za dopuszczalne. Bez wątpienia droga do tego będzie długa, choćby dlatego, że nieprzewidziane efekty danej modyfikacji mogą się ujawnić dopiero po wielu latach od jej dokonania, a to znaczy, iż niezbędne będą obliczone na lata eksperymenty na zwierzętach, np. małpach. Chyba że w jakichś krajach dopuszczone zostaną genetyczne modyfikacje linii zarodkowej embrionu wcześniej, bez baczenia na bezpieczeństwo procedury oraz ryzyko nieprzewidzianych konsekwencji”.

.”Jennifer Doudna zgadza się na modyfikacje linii zarodkowej ratujące przed chorobą „wpisaną” w geny. Henry Greely pozostawia dziś opowiedzenie się za innymi niż takie modyfikacjami przyszłym pokoleniom. Nad przyszłe modyfikacje przedkłada wybór embrionu na podstawie procedury PGD. Tak wypada sądzić na podstawie jego książki z 2021 roku o eksperymencie He Jiankuiego i perspektywach stosowania metody CRISPR oraz słuchając jego wypowiedzi z ostatnich lat. Z tym że już samo orzeczenie, jak rozumieć owo „wpisanie choroby w genotyp”, nie jest łatwe. Nie wchodząc w szczegóły, wystarczy powiedzieć, że należy rozstrzygnąć, czy chodzi o choroby śmiertelne, na które na pewno osoba genetycznie nią obarczona zapadnie, czy tylko będzie tej choroby nosicielem z wysokim ryzykiem zachorowania albo tylko z niewysokim ryzykiem, czy może również chodzić o choroby inne niż śmiertelne i na ile dojmujące dla osoby, która ma urodzić się z analizowanego embrionu. Kiedy uznać ingerencję w genotyp embrionu za usprawiedliwioną, jeśli w ogóle uznaje się te ingerencje za usprawiedliwione pod pewnymi warunkami?”- pisze prof. Jacek KORONACKI.