Исследование химеры открывает новые двери для понимания и лечения болезней

Jul 10, 2023

Ханна присоединилась к Drug Discovery News в качестве помощника редактора в 2022 году. Она получила степень доктора нейробиологии в Вашингтонском университете в 2017 году и завершила стипендию Далла Ланы в области глобальной журналистики в 2020 году.

«Когда я училась в колледже, моей матери потребовалась пересадка сердца», — сказала Мэри Гарри, клеточный биолог из Университета Миннесоты. Хотя ей было всего лишь пятьдесят с небольшим, матери Гарри сказали, что она слишком стара для трансплантации; просто не хватило сердец.

«Моя мать умерла в 1980 году», — сказал Гарри. «Количество донорских сердец, доступных сегодня, на самом деле не намного больше, чем количество, которое было доступно позже, в 1980-х годах».

Потребность в органах, особенно в почках, печени и сердце, намного превышает их наличие. Сегодня более 100 000 человек только в Соединенных Штатах находятся в национальном списке ожидания на трансплантацию (1). Многие умрут в ожидании.

По мере того как научное понимание стволовых клеток, редактирования генов и развития организмов улучшалось, Гарри почувствовала, что ее карьерный путь стал ясен. «Когда стали доступны технологии для решения этой проблемы, это казалось правильным поступком».

Сегодня Гарри и ее муж Дэн, кардиолог-трансплантолог, являются пионерами в области исследования межвидовых химер, изучения организмов, содержащих клетки двух разных видов. Их команда сосредоточена на использовании индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток для выращивания человеческих тканей внутри свиней.

Другие ученые, в том числе Цзюнь Ву, биолог стволовых клеток из Юго-западного медицинского центра Техасского университета, также изучают химеры с конечной целью - когда-нибудь получить возможность вырастить достаточно человеческих органов, чтобы удовлетворить огромную потребность в трансплантациях, потенциально спасая сотни жизней. тысячи жизней. «Плюрипотентные стволовые клетки человека обладают потенциалом обеспечения неисчерпаемого запаса донорских клеток, тканей или органов для трансплантации», — написал Ву в электронном письме.

В греческой мифологии химера — огнедышащее чудовище — наполовину козел, наполовину змея, наполовину лев — которое терроризировало жителей Ликии, прежде чем было убито героем Беллерофонтом. В биологии химера гораздо менее чудовищна; это любой организм, содержащий два или более набора ДНК. Это может варьироваться от относительно обыденных, таких как человек, перенесший трансплантацию костного мозга, до существ, которые кажутся более удобными в научной фантастике, таких как животные, содержащие клетки или ткани, принадлежащие другим видам.

Межвидовые химеры, созданные в лаборатории, не являются чем-то особенным. Ученые из Института физиологии животных АРК объявили о создании гибридов овцы и коз, известных как гип, в 1984 году (2). Ранние исследования химер были трудными и неточными. Ученые кропотливо удалили ткань из одного эмбриона и пересадили ее в другой эмбрион (3). Однако достижения в области исследований стволовых клеток в 2000-х годах произвели революцию в этой области, открыв новые возможности и новые применения для исследований многовидовых организмов.

В 2007 году команда Киотского университета создала плюрипотентные стволовые клетки из соматических клеток взрослого человека (4). Исследователи начали мечтать о будущем, в котором собственные клетки пациентов, возможно, из крови или кожи, можно было бы превратить в эти индуцированные плюрипотентные стволовые клетки и вырастить в любой орган, который понадобится пациенту. Это не только обеспечит адекватное снабжение органами, но также избавит пациентов от необходимости принимать потенциально опасные иммунодепрессанты; поскольку новые органы будут созданы из их собственных клеток, им не придется беспокоиться об отторжении органов.

Некоторые исследователи пытаются использовать стволовые клетки для биоинженерии человеческих органов в лаборатории in vitro, а не внутри другого вида (5). Хотя Гарри с готовностью признает важность различных подходов, она сказала, что выращивание органов у развивающихся животных имеет важные преимущества, а не in vitro.

«Мы думаем, что сигналы развития, существующие у свиньи, помогут направлять человеческие клетки внутри эмбриона свиньи. В подходе in vitro существует физический каркас, но биологические сигналы, такие как факторы роста или чистая сила, существуют. кровотока или других вещей такого рода, которые присутствуют в живом организме, отсутствуют», — сказала она. Ученые, возможно, еще не знают достаточно, чтобы точно имитировать все сигналы развития, которые предписывают клеткам стать определенным органом. «Природа знает больше, чем мы, потому что мы не можем заново изобрести все эти вещи in vitro», — сказал Гарри.