Pirmą kartą pavyko sėkmingai auginti žmogaus organą kito gyvūno kūne

Tyrimai dar tik pradedami, tačiau mokslininkai teigia, kad ši technologija vieną dieną galėtų padėti sumažinti transplantacijai reikalingų žmogaus organų trūkumą.

„Žiurkių organai buvo gaminami pelėms, o pelių organai – žiurkėms, tačiau ankstesni bandymai auginti žmogaus organus kiaulėse nebuvo sėkmingi“, – teigia vyresnysis tyrimo autorius ir Guangdžou biomedicinos ir sveikatos institutų, Kinijos mokslų akademijos bei Wuyi universiteto mokslininkas Liangxue Lai.

Ankstesniuose eksperimentuose mokslininkai iš genetiškai modifikuotų kiaulių surinkdavo kiaulių inkstus ir širdis – ir persodindavo juos organų donorams, kurių smegenys buvo mirusios, tačiau ši strategija susijusi su didele rizika, kad žmogaus organizmas kiaulės organus atmes. Naujuoju tyrimu siekiama sumažinti šią problemą.

„Mūsų metodas pagerina žmogaus ląstelių integravimą į recipiento audinius ir leidžia auginti žmogaus organus kiaulėse“, – aiškina L.Lai.

Inkstai yra du pupelės formos organai, esantys abipus stuburo, žemiau krūtinės ląstos, kurie filtruoja kraują ir su šlapimu šalina atliekas bei vandens perteklių. Jie yra vieni iš dažniausiai persodinamų organų, tačiau laisvų inkstų trūkumas reiškia, kad žmonių, kuriems jų reikia, sąrašas vis ilgėja – pavyzdžiui, 2020 m. JAV apie 100 000 žmonių buvo įtraukti į laukiančiųjų gauti inkstą sąrašą – tačiau tik 23 000 jų gavo inkstą.

Vienas iš sprendimų – integruoti žmogaus kamienines ląsteles (galinčias išsivystyti į bet kokio tipo ląsteles, vadinamas indukuotomis pluripotentinėmis kamieninėmis ląstelėmis (iPSC)) į kitų žinduolių embrionus ir taip sukurti „mišrius“ arba „chimerinius“ embrionus, kuriuose galėtų augti žmogaus organai. Kiaulės yra geras pasirinkimas, nes jų organai yra panašūs į mūsų organus, o taip pat ir jų embrionų vystymasis. Tačiau problema yra ta, kad kiaulių ląstelės embrione gali lengvai nukonkuruoti žmogaus ląsteles, o joms augti reikia skirtingų maistinių medžiagų ir cheminių signalų.

Naujajame tyrime mokslininkai įveikė šiuos iššūkius naudodami CRISPR technologiją – kad išjungtų du genus, kurie paprastai leistų embrioninėms kiaulių ląstelėms išsivystyti inkstus. Taip buvo sukurta „niša“, kurią galėjo užpildyti žmogaus iPSC. Tyrėjai taip pat manipuliavo žmogaus iPSC, kad jos būtų labiau linkusios integruotis su kiaulių ląstelėmis, suderindami jų vystymosi stadiją. Be šio koregavimo žmogaus ląstelės savo raida būtų lenkusios kiaulės analogiškas ląsteles, rašoma „Science“.

Komanda implantavo 1820 chimerinių embrionų į 13 surogatinių kiaulių motinų, o po mėnesio nutraukė nėštumą ir išėmė embrionus. Iš jų penkiuose embrionuose buvo ankstyvosios stadijos inkstai, kuriuos sudarė apie 50–60 proc. žmogaus ląstelių ir kurie šiam vystymosi etapui buvo „struktūriškai normalūs“. Juose buvo ląstelių, kurios ilgainiui taps šlapimtakiais – į vamzdelius panašiomis struktūromis, jungiančiomis inkstą su šlapimo pūsle.

Svarbu tai, kad mokslininkai patvirtino, jog žmogaus ląstelių embrione daugiausia buvo inkstuose, o ne kituose embriono audiniuose – pavyzdžiui, lytinėse ar nervinėse ląstelėse, kurios galėtų kelti etinių klausimų, jei joms būtų leista subręsti kiaulių jaunikliams.

Norint pritaikyti šią technologiją žmogaus organų transplantacijai, dar reikia laiko. Viena esminių kliūčių – imuninio atmetimo problema, nes mokslininkų sukurtuose inkstuose vis dar yra kiaulių kilmės ląstelių: pavyzdžiui tų, iš kurių sudarytos kraujagyslės. Be to, atliekant tyrimą daug kiaulių embrionų išsigimė, todėl šio proceso veiksmingumo klausimą reikės spręsti atliekant būsimus tyrimus.

Tačiau kol kas komanda tikisi, kad gauti rezultatai padės geriau suprasti žmogaus organų vystymąsi ir vystymosi ligas.

„Kol dar nepasiekėme tos vėlyvosios stadijos, kai gaminame organus, kuriuos galima padėti į klinikinės praktikos lentyną, šis metodas suteikia galimybę tirti žmogaus vystymąsi, – sako tyrimo bendraautorius ir Guangdžou biomedicinos bei sveikatos instituto vyriausiasis tyrėjas Miguelis Estebanas. – Galite atsekti žmogaus ląsteles, kurias įšvirkščiate, ir jomis manipuliuoti, kad galėtumėte tirti ligas bei tai, kaip formuojasi ląstelių linijos“.

Parengta pagal „Live Science“.