Способность выращивать клетки одного вида в организме другого вида предлагает ученым мощный инструмент для исследований и медицины. Это подход, который может улучшить наше понимание раннего развития человека, возникновения и прогрессирования болезней и старения; предоставлять инновационные платформы для оценки лекарств; и удовлетворить острую потребность в трансплантируемых органах. Однако создание таких возможностей было сложной задачей.
Исследователи под руководством профессора Солка Хуана Карлоса Изписуа Бельмонте подошли на шаг ближе к этой цели, продемонстрировав новую интеграцию человеческих клеток в ткани животных. Новое исследование, опубликованное в журнале Cell 15 апреля 2021 года, основано на предыдущей работе лаборатории Изписуа Бельмонте, чтобы сделать следующий шаг в химерных организмах — организмах, которые содержат клетки двух или более видов — для понимания множества болезней и решения острая нехватка донорских органов.
«Эти химерные подходы могут быть действительно очень полезны для продвижения биомедицинских исследований не только на самой ранней стадии жизни, но и на самой поздней», — говорит Изписуа Бельмонте.
По оценкам Всемирной организации здравоохранения, 130 000 трансплантаций органов, выполняемых ежегодно, составляют лишь 10 процентов потребности, что усугубляется нехваткой доступных органов. Исследователи надеялись, что выращивание человеческих клеток в тканях свиней, размер, физиология и анатомия которых аналогичны человеческим, может решить эту проблему. Ранее в исследовании Cell 2017 г.Группа Изписуа Бельмонте сообщила о новаторской работе, в ходе которой они включили человеческие клетки в ткань свиней на ранних стадиях, что стало первым шагом на пути к производству трансплантируемых человеческих органов с использованием крупных животных. Но вклад человеческих клеток был довольно низким, что могло быть связано с большим эволюционным расстоянием (90 миллионов лет) между двумя видами. Итак, Изписуа Бельмонте решил исследовать образование химер у более близких видов — макак.
Хотя эти типы химер с макаками не будут использоваться для трансплантации человеческих органов, они, тем не менее, предоставляют бесценную информацию о том, как человеческие клетки развиваются и интегрируются, и как клетки разных видов взаимодействуют друг с другом. Изписуа Бельмонте сравнивает процесс интеграции двух типов клеток с общением с разными языками: человеческие клетки в ткани свиньи были сродни клеткам, пытающимся найти общий язык, например, между китайцами и французами, тогда как человеческие клетки макак действовали скорее как два тесно связанных между собой. языки, такие как испанский и французский. Путем лучшего понимания молекулярных путей, участвующих в этой межвидовой коммуникации, исследователи могут в конечном итоге улучшить интеграцию человеческих клеток в более подходящих хозяев, таких как свиньи, которые могут быть использованы в регенеративной медицине.
В настоящем исследовании команда пометила плюрипотентные стволовые клетки человека (клетки, которые способны развиваться во все типы клеток в организме) флуоресцентным белком и вставила эти меченые стволовые клетки в эмбрионы макака в чашках Петри. Настоящее исследование стало возможным благодаря технологии, опубликованной в прошлом году.совместной группой под руководством профессора Вэйчжи Цзи из Куньминского университета науки и технологий в Юньнани, Китай, которая позволила эмбрионам обезьян оставаться в живых и расти вне тела в течение длительного периода времени. В случае этой работы все эксперименты были прекращены через 19 дней после инъекции стволовых клеток. Посредством иммунофлуоресцентных исследований, в которых антитела связываются с флуоресцентно мечеными стволовыми клетками, ученые обнаружили, что стволовые клетки человека выживают и интегрируются с большей относительной эффективностью, чем в предыдущих экспериментах на тканях свиней .