Китайські та американські дослідники створили химерні ембріони з клітин людей і приматів, які розвивались відносно тривалий час – до 20 днів. Попри те, що дослідження є контроверсійним з етичного погляду, воно спонукає до важливих здогадок у галузях еволюції та біології розвитку. Воно також робить внесок у створення моделей для вивчення перебігу хвороб та особливостей функціонування людського організму. Стаття з його описом опублікована 15 квітня у журналі Cell.
«Оскільки у науковців немає можливості проводити деякі типи експериментів на людях, вони повинні знайти інші моделі для вивчення цілої низки аспектів людської біології та перебігу хвороб. – стверджує старший автор дослідження Хуан Карлос Ізпісуа Бельмонте, професор Лабораторії експресії генів Інституту біологічних досліджень ім. Дж. Солка у Ла-Хої (Каліфорнія), – Важливим завданням експериментальної біології є створення модельних систем, які дозволять досліджувати перебіг людських захворювань in vivo».
Міжвидові химери ссавців створюють у лабораторіях як мінімум з 1970-х рр., коли їх вперше отримали із різних видів гризунів і використали для дослідження ранніх етапів розвитку організму. Але тільки минулого року було зроблене відкриття, яке надало значний поштовх таким дослідженням. Команда дослідників на чолі з Вейчжи Цзи, професором Куньмінського університету науки та технологій (провінція Юньнань, КНР), створила технологію, яка дозволила химерним ембріонам виживати і досить довго рости поза тілом.
У теперішньому дослідження дослідники ввели по 25 людських клітин у мавпячі ембріони на шостий день після штучного запліднення. Клітини отримали із клітинних ліній індукованих плюрипотентних стовбурових клітин, які також відомі як «розширені плюрипотентні стовбурові клітини» і здатні вмонтовуватися як в ембріональні, так і поза-ембріональні тканини. Через день після ін’єкції людські клітини виявили у 132 ембріонів. Через 10 днів 103 химерних ембріони далі розвивалися. Утім, невдовзі коефіцієнт виживання швидко почав знижуватися, і на 19 день лише три химери досі були живі. При цьому, щоправда, пропорція людських клітин в ембріонах залишалася досить високою протягом усього періоду їхнього росту.
«Попередні експерименти зі створення міжвидових химер були ускладнені низькою ефективністю інтеграції людських клітин в організм тварини-хазяїна, – розповідає Ізпісуа Бельмонте. – Теперішнє дослідження, в якому людські клітини прищепили виду, який найтісніше споріднений з нами у природному світі, дозволить краще зрозуміти еволюційні перешкоди, що лежать на шляху отримання химер, а також те, чи існують способи, як їх обійти».
Дослідники провели транскриптомний аналіз як людських, так і мавпячих клітин ембріонів. «Такий аналіз дозволив ідентифікували кілька комунікаційних шляхів між клітинами різних видів. Деякі з них були цілком новими, тоді як роль інших сильно підсилилась. Розуміння цих шляхів дозволить виявити способи їхньої штучної стимуляції, а це, своєю чергою, покращить ефективність химеризму у видів, які більше еволюційно віддалені від людини», – стверджує Ізпісуа Бельмонте.
Наступним кроком має стати детальніший аналіз молекулярних механізмів, які беруть участь у міжвидовій комунікації. У перспективі науковці збираються використовувати химери не лише для моделювання перебігу хвороб, а й для скринінгу ліків й, можливо, вирощування клітин, тканин та органів для трансплантації.
Статтю у Cell супроводжував також огляд етичних проблем, що постають зі створення химер між людиною та іншими видами. За словами Ізпісуа Бельмонте, «ми, науковці, несемо відповідальність за те, щоб такі дослідження проводились дуже обережно й враховували усі етичні, правові та соціальні вимоги і дороговкази». Він додав, що автори провели етичні консультації «як на інституційному рівні, так і з неафілійованими біоетиками».
Scientists generate human-monkey chimeric embryos
ScienceDaily, 15/04/2021
Зреферував Є. Л.
Оригінал дослідження:
Tan et al.
Chimeric contribution of human extended pluripotent stem cells to monkey embryos ex vivo
Cell, 2021 DOI: 10.1016/j.cell.2021.03.020
25.04.2021