БиоПро Выбор потребителя 2018 #02

Впервые успешно создан гибридный эмбрион, состоящий из стволовых клеток человека и обезьяны

Ученые из США сообщили о прорыве в области медицины – создании эмбриона, который частично является человеком, а частично — обезьяной. Однако исследователи говорят о серьёзных этических проблемах, которые необходимо решить прежде, чем открытие можно будет использовать в практике.

В беспрецедентной серии экспериментов исследователи из Института Солка в Калифорнии вводили человеческие стволовые клетки эмбрионам макак на ранней стадии развития. В результате удалось получить ряд химерных эмбрионов, которые выжили в течение научно значимого периода времени в 19 дней, прежде чем их уничтожили.

Несмотря на серьезные этические проблемы, учёные говорят, что химерные эмбрионы помогут лучше понять ранние стадии развития, биологии и заболеваний человека.

«Данная методика создания химер может быть весьма полезна для биомедицинских исследований не только самых ранних, но поздних этапов жизни», — сказал профессор Хуан Карлос Изписуа Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte) из Института Солка в Калифорнии.

«Химерные эмбрионы позволят нам изучать раннее развитие человека и обладают большим потенциалом для регенеративной медицины, а также для производства трансплантатов человеческих тканей и органов. Очень важно иметь в наличии лучшие способы более точного изучения и понимания человеческой биологии и болезней, поскольку мы не можем проводить определенные типы экспериментов на людях».

Химерные эмбрионы позволят ученым проводить эксперименты, в которых запрещено использовать человеческие эмбрионы из-за жестких правил. По словам исследователей, эксперименты на эмбрионах, содержащих некоторые человеческие клетки, потенциально могут помочь найти причины врождённых заболеваний, таких как порок сердца, синдром Дауна и расщелина позвоночника, а также помочь в разработке новых методов их лечения. Еще одно заболевание, лечение которого можно найти в результате исследований химер – это диабет 1 типа.

Учёные надеются, что изучение гибридных эмбрионов человека и обезьяны предоставит достаточно информации о развитии химер для дальнейших исследований с использованием животных, которые менее похожи на людей. Они полагают, что это позволит выращивать органы, пригодные для трансплантации людям, например, у свиней.

Так называемые межвидовые гибриды у млекопитающих впервые были созданы у грызунов в 1970-х годах и использовались для изучения процессов раннего развития.

Однако до настоящего времени попытки создать химерный эмбрион с клетками человека имели очень ограниченный успех.

Группа во главе с экспертом по экспрессии генов Изписуа Бельмонте в 2017 году создала первый гибридный эмбрион свиньи и человека, чтобы получить возможность производить трансплантируемые человеческие органы от животных в будущем.

Однако, как и в аналогичных экспериментах с гибридами овцы и человека, количество успешно интегрированных человеческих клеток было очень низким, что предполагает определенную несовместимость между биологией свиньи и человека на молекулярном уровне.

В новом эксперименте учёные решили использовать более близкий человеку вид животных. Изписуа Бельмонте вместе с командой во главе с биологом-репродуктологом приматов Вэйчжи Цзи (Weizhi Ji) из Куньминского университета науки и технологий в Юньнани (Kunming University of Science and Technology in Yunnan) в Китае провел эксперименты с эмбрионами макак (Macaca fascicularis), вводя им инъекции стволовых клеток человека, чтобы оценить, как эти далекие, но родственные клетки смогут сосуществовать как единое целое.

В каждую из подопытных шестидневных бластоцист обезьян вводили 25 плюрипотентных стволовых клеток с расширенными возможностями по дифференцировке. Такие супертотипотентные клетки (иСТК) способны создавать как ткани эмбриона, так и внеэмбриональные ткани, которые будут поддерживать его развитие.

Используя флуоресцентные метки, исследователи увидели, что человеческие клетки успешно интегрировались в 132 эмбриона макак, и через 10 дней 103 химерных эмбриона всё еще были живы и развивались.

Однако выживаемость начала снижаться, и к 19 дню в живых остались только три химеры, после чего все гибридные эмбрионы были уничтожены в соответствии с экспериментальными параметрами. В целом, результаты показали более успешную интеграцию, чем химера свиньи и человека в 2017 году.

Кроме того, генетическое секвенирование клеток бластоцисты с помощью метода секвенирования транскриптома выявило новые ключи к разгадке межклеточной коммуникации внутри гибридов, что может значительно расширить понимание того, как добиться успеха в создании химер, частично являющихся людьми.

«На основе полученных анализов было идентифицировано несколько путей коммуникации, которые были либо новыми, либо усиленными в химерных клетках», — говорит Изписуа Бельмонте. «Понимание того, какие пути участвуют в коммуникации химерных клеток, возможно, позволит нам улучшить эту коммуникацию и повысить эффективность химеризма у видов-хозяев, которые эволюционно более далеки от людей».

Как бы то ни было, такого рода исследования вызывают беспокойство у многих в научном сообществе и рассматриваются как вмешательство как в человеческую жизнь, так и в концепции благополучия животных способами, которые некоторые считают неэтичными.

Хотя Изписуа Бельмонте и его команда подчеркивают, что исследование, результаты которого были опубликованы в Cell, проводилось с «максимальным вниманием к этическим взглядам и в тесной координации с регулирующими органами», некоторые предполагают, что эти конкретные эксперименты могли проводиться в Китае, чтобы обойти юридические проблемы, которые могли запретить работу подобного рода в другой стране.

«Мы проводим эксперименты с обезьянами в Китае, поскольку, в принципе, их нельзя проводить здесь [в Испании] из-за отсутствия инфраструктуры», — сказала в интервью испанской газете El Pais одна из авторов работы, онтогенетик Эстрелла Нуньес Деликадо (Estrella Núñez Delicado) из испанского Католического университета Сан-Антонио-де-Мурсия (Universidad Catolica San Antonio de Murcia) в 2019 году, когда впервые появились новости об исследовании.

Тогда все эмбрионы были уничтожены в течение 20 дней после их создания, однако возникают вопросы о том, что произойдет, если таким эмбриональным организмам дать жить дольше, потенциально развивая зачатки нервной системы или даже аспекты сознания или эмоций.

Философские вопросы не новы в науке, однако темп развития подобных исследований таков, что каждый последующий прорыв порождает новые неопределенности и научные возможности, которые ранее не рассматривались.

«Новые исследования часто выходят за рамки существующих представлений об этике; это исследование не является исключением», — объясняют этики Генри Т. Грили (Henry T. Greely) и Нита А. Фарахан (Nita A. Farahan) в комментарии, опубликованном вместе с результатами работы. «В то время как химеры, относящиеся к человеческим и нечеловеческим существам, с участием живых животных или их эмбрионов, обсуждались в течение почти 20 лет, этические дискуссии практически не касались помещения человеческих клеток в нечеловеческие бластоцисты (не говоря уже о бластоцистах нечеловекообразных приматов)».