Pierwsze badania pokazujące rozwój chimer międzygatunkowych jako nowego źródła narządów przeszczepy
W badaniu opublikowanym w Cell1, chimery – nazwane na cześć mitycznego potwora lwa-kozła-węża – powstają po raz pierwszy z połączenia materiału ludzkiego i zwierzęcego. ten Komórki ludzkie można z powodzeniem zaobserwować rosnące wewnątrz świni po wstrzyknięciu ludzkich komórek macierzystych (które mają zdolność przekształcenia się w dowolną tkankę) do zarodka świni za pomocą najnowocześniejszej technologii komórek macierzystych.
Badanie prowadzone przez profesora Juana Carlosa Izpisua Belmonte z Salk Institute for Biological Studies w Kalifornii jest ogromnym przełomem i pionierską pracą w zrozumieniu i wykorzystaniu potencjału międzygatunkowe chimery i zapewnia niespotykaną dotąd możliwość badania wczesnego rozwoju zarodka i organ tworzenie.
Jak rozwija się chimera człowiek-świnia?
Autorzy opisują jednak ten proces jako dość nieefektywny, a wskaźnik powodzenia wynosi zaledwie ~9 procent, ale zaobserwowali również, że komórki ludzkie skutecznie funkcjonowały, gdy były częścią chimery ludzko-świńskiej. Niski wskaźnik sukcesu przypisuje się głównie różnicom ewolucyjnym między człowiekiem a świnia nie było też dowodów na to, że komórki ludzkie integrowały się w przedwczesną formę wirusa mózg tkanka. Niski wskaźnik sukcesu nie w pozycji stojącej, obserwacje pokazują, że miliardy komórek w chimerze embrion nadal miałby miliony ludzkich komórek. Testowanie samych tych komórek (nawet 0.1% do 1%) z pewnością miałoby znaczenie w szerszym kontekście, aby osiągnąć długoterminowe zrozumienie chimer międzygatunkowych.
Powiązane badanie chimer zostało również opublikowane w tym samym czasie w Nature, kierowane przez Hiromitsu Nakauchiego ze Stanford Institute for Stem Cell Biology and Regenerative Medicine, które donosi o funkcjonalnych wysepkach w chimerach szczur-mysz.2.
Etyczna dyskusja wokół chimer, jak daleko możemy się posunąć?
Jednak badania związane z rozwojem chimer międzygatunkowych są również dyskusyjne z etycznego punktu widzenia i budzą obawy, na ile takie badania mogą być prowadzone i są dopuszczalne prawnie i społecznie. Wiąże się to z odpowiedzialnością etyczną i prawnymi organami decyzyjnymi, a także rodzi kilka pytań.
Jeśli weźmiemy pod uwagę wszystkie względy etyczne, nie jest pewne, czy a człowiek-chimera zwierzęca może się kiedykolwiek urodzić. Czy będzie etyczne, jeśli urodzi się, ale nie pozwolono mu rozmnażać się, czyniąc go sterylnym? Wątpliwe jest również, jaki procent ludzkich komórek mózgowych może być częścią chimery. Czy chimera może potencjalnie wpaść w jakąś niewygodną szarą strefę jako przedmiot pomiędzy badaniami na zwierzętach i ludziach? Naukowcy niewiele wiedzą o swoim gatunku ze względu na wiele barier utrudniających badania na ludziach. Bariery te obejmują brak wsparcia dla badań nad embrionami, zakaz jakichkolwiek badań klinicznych związanych z linią zarodkową (komórki, które stają się plemnikami lub komórkami jajowymi), modyfikacjami genetycznymi oraz ograniczenia w badaniach z zakresu biologii rozwoju człowieka.
Bez wątpienia naukowcy będą musieli zająć się tymi pytaniami w odpowiednim czasie, zamiast ich unikać. Takie wysiłki zapewnią podstawę i przyspieszą dalsze badania, które są etycznie uzasadnione i zapewnią głębszy wgląd w „bycie człowiekiem”.
Autorzy kategorycznie stwierdzają, że ich celem jest przede wszystkim zrozumienie, w jaki sposób komórki dwóch różnych gatunków (tu świni i człowieka) mieszają się, różnicują i integrują oraz że przeanalizowali chimerę człowiek-świnia na bardzo wczesnym etapie rozwoju.
Wiele wyzwań, ale ogromna nadzieja na przyszłość
Badanie to jest ekscytujące, mimo że stanowi wyzwanie etyczne, i stanowi pierwszy krok w kierunku wytwarzania narządów ludzkich do przeszczepiania przy użyciu dużych zwierząt (świnia, krowa itp.), których organ rozmiarem i fizjologią są bardzo zbliżone i podobne do ludzkich. Jeśli jednak spojrzymy na obecne badanie, poziom odrzucenia immunologicznego jest w chwili obecnej bardzo wysoki. Wkład świń (komórek świni) do każdego organu rosnącego w chimerze jest niezwykle dużym wyzwaniem dla wszelkich myśli o skutecznym przeszczepianiu narządów u ludzi.
Niemniej jednak prawdziwą nadzieją na przyszłość tutaj jest możliwość posiadania nowe źródło narządów przeszczepy u ludzi za pomocą technologii komórek macierzystych i edycji genów. Jest to ważne i potrzeba tej godziny, biorąc pod uwagę ogromną potrzebę przeszczepu wśród pacjentów, z których wielu umiera na liście oczekujących (zwłaszcza z zapotrzebowaniem na nerki i wątrobę), a także ogromny brak wystarczającej liczby dawców.
Autorzy twierdzą, że badanie to będzie miało wpływ także na inne powiązane obszary badań. Ciągły rozwój chimer składających się ze stosunkowo większej ilości tkanki ludzkiej ma implikacje i przydatność w badaniu początku chorób u ludzi oraz w badaniach przesiewowych leków przed próbami na ludziach, poza zrozumieniem różnic między gatunkami. W tym badaniu technologii tej nie zastosowano w przypadku chimer ludzkich, ale teoretycznie rzecz biorąc, w przyszłości można by opracować uzupełniającą metodologię, próbując wykorzystać chimery do wytwarzania narządów ludzkich do przeszczepów. Dalsze prace w tej dziedzinie pozwolą uzyskać wgląd w możliwy sukces i ograniczenia tych technologii w przypadku ich wykorzystania do opracowania chimery.
Jest to pierwsze i kluczowe badanie dotyczące rozwoju ludzkich i zwierzęcych chimer, które toruje drogę do dalszego zrozumienia przez społeczność naukową ścieżek tworzenia i rozwoju komórek w środowisku zwierzęcym.
***
Źródło (s)
1. Wu J i in. 2018. Chimeryzm międzygatunkowy z pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi ssaków. Komórka. 168 ust. 3. https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.12.036
2. Yamaguchi T i in. 2018. Organogeneza międzygatunkowa generuje autologiczne wysepki funkcjonalne. Natura. 542. https://doi.org/10.1038/nature21070
