Wytwarzanie ludzkich organów w organizmach zwierząt od wielu lat było marzeniem naukowców. W ten sposób można by wyhodować np. serca, płuca czy nerki niezbędne do przeszczepów. To, czego badacze ostatnio dokonali, może być ważnym krokiem w rozwoju technologii, mogącej ratować ludzkie życie. Naukowcom udało się bowiem stworzyć w laboratorium chimerę człowieka i świni.
Dzięki wykorzystaniu technologii komórek macierzystych, naukowcy wytworzyli ludzkie komórki i tkanki w zarodkach świni i bydła. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie "Cell".
Trudne zadanie
Choć jest to bardzo ważne dokonanie, łączenie komórek ludzi i zwierząt okazało się dość trudne. Jak zauważa główny autor badań - Jun Wu z laboratorium ekspresji genów w Instytucie Salka w Kalifornii - badacze są stosunkowo daleko od rozwijania ludzkich narządów u zwierząt.
- Gatunki ewoluują niezależnie, a wiele czynników wpływających na programy rozwojowe, może się różnić, co sprawia, że trudno jest połączyć komórki jednego gatunku z rozwijającym się zarodkiem innego gatunku - powiedział Wu. - Im większy jest dystans ewolucyjny, tym trudniej jest je połączyć - dodał.
Zdaniem głównego autora badań, profesora w laboratorium ekspresji genów Instytutu Salka Juana Carlosa Izpisua Belmonta, "próba naśladowania natury nie jest taka prosta".
Próby stworzenia chimery
Niezwykły projekt rozpoczął się od tego, że zespół naukowców próbował udowodnić, że można wyhodować komórki organów jednego gatunku w organizmie zwierzęcia innego gatunku. Osobnik, w którego organizmie znajdują się komórki dwóch lub większej ilości gatunków nazywa się chimerą, a dokładnie - chimerą międzygatunkową.
Naukowcy rozpoczęli badania od dwóch blisko spokrewnionych gatunków: myszy i szczurów. Już wcześniej powstawały podobne eksperymenty, w których badacze hodowali myszy bez trzustki, a następnie rozwijali ten organ u szczurów. Naukowcom z Instytutu Salka także udało się wyhodować trzustkę u szczura i z powodzeniem przeszczepić ją myszy. Następnie przeprowadzili badania z wykorzystaniem ludzkich komórek.
Ludzkie komórki w zarodkach świń
Na początku badacze wygenerowali różne typy ludzkich indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych - sztucznie uzyskanych komórek macierzystych - i umieścili je w zarodkach świń. W badaniach wykorzystano świnie, ponieważ wielkość i czas rozwoju ich organów jest podobny do ludzkich.
Następnie tak przygotowane zarodki wszczepiono maciorom. Aby sprawdzić bezpieczeństwo i skuteczność swojej pracy, naukowcy zatrzymali eksperyment po czterech tygodniach.
Naukowcy odkryli, że ludzkie komórki w niektórych embrionach zaczęły się specjalizować i zmieniać w pierwowzory tkanek. Jednak stopień skuteczności był znacznie niższy niż w przypadku chimer myszy i szczurów.
Połączenie ludzkich komórek z zarodkami świń jest niezwykłym sukcesem, jednak Wu zauważa, że badania są dopiero w fazie początkowej, a biorąc pod uwagę wiele wyzwań, które czekają naukowców, być może rozwój ludzkich narządów w ciałach zwierząt przez jakiś czas nie będzie możliwy.
Pierwszy opisany przypadek
Choć eksperyment z wykorzystaniem ludzkich komórek macierzystych został przerwany po 28 dniach, jest to pierwszy opisany przypadek, w którym ludzkie komórki macierzyste zaczęły rozwijać się w organizmie innego gatunku. Zdaniem Insoo Hyuna, profesora bioetyki i filozofii z Uniwersytetu Case Western Reserve, to mały, ale znaczący krok w kierunku rozwoju ludzkich organów u zwierząt.
Kwestie etyczne
Badania są głównie finansowane z prywatnych źródeł hiszpańskich. Wcześniej fundusze pochodziły z amerykańskiego Narodowego Instytutu Zdrowia (NIH), który od 2015 roku badał chimery, jednak badania w pewnym momencie zawieszono z powodów etycznych.
- Obawiano się w szczególności tego, że ludzkie komórki rozwiną się w mózgu zwierzęcia lub w jego linii zarodkowej - mówi Carrie D. Wolinetz z NIH. W pierwszym przypadku zwierzę mogło być humanizowane, w drugim - mogło przekazać ludzkie geny potomstwu.
Wolinetz ma jednak nadzieję, że Narodowy Instytut Zdrowia szybko sfinalizuje swoją politykę w zakresie badań chimer i będzie mógł znów finansować odpowiednie projekty.
- Chcielibyśmy, żeby ekscytujące badania mogły iść do przodu - mówi Wolinetz. - Ale także upewnić się, że mamy odpowiedni system nadzoru, dzięki czemu będziemy pewni, że postępujemy w sposób odpowiedzialny - dodaje.
Wraz z rozwojem technologii i możliwości naukowców, badacze coraz częściej ingerują w kody genetyczne różnych gatunków. Czasami zdarza się jednak tak, że natura sama płata figle. Przekonał się o tym Grzegorz Fryszkiewicz, który w 2015 roku natknął się na leśnej ścieżce na... jednorożca - jelonka z wadą genetyczną, który miał tylko jeden róg.
Autor: zupi/aw / Źródło: CNN, wikipedia