Учёным удалось получить работающую поджелудочную железу животных одного вида в организме другого. Железы были получены из стволовых клеток мышей, выращены в организмах крыс, а затем успешно пересажены новым хозяевам.
По данным нового исследования, эта методика позволила вылечить мышей от сахарного диабета. Кроме того, выращивание органов представителей одного вида в телах особей другого может однажды помочь в создании трансплантатов для людей. Органы, пригодные для пересадки людям, можно было бы выращивать внутри крупных животных, например, свиней или овец, пишут авторы работы.
Результаты исследования дают надежду со временем преодолеть проблему нехватки донорских органов.
«Однако, с точки зрения эволюции, расстояние между людьми и свиньями или овцами гораздо больше, чем между мышами и крысами. Это может вызвать затруднения, — рассказывает руководитель работы доктор Хиромицу Накаути (Hiromitsu Nakauchi), специалист по стволовым клеткам из Стэнфордского университета (Stanford University). — Чтобы убедиться, что новый подход одновременно безопасен и эффективен, необходимо провести ещё очень много исследований».
В рамках нового исследования учёные изучали межвидовое выращивание органов на примере крыс и мышей, эти виды являются близкородственными.
Исследователи использовали плюрипотентные клетки, которые, теоретически, могут превратиться в клетки любого типа.
В 2010 г. доктор Накаути с коллегами уже использовали такие клетки, чтобы вырастить поджелудочную железу крысы в организме мыши. Однако тогда орган достиг лишь размеров нормальной мышиной поджелудочной. Он был слишком мал для пересадки более крупному животному, крысе, поэтому учёным не удалось выяснить, насколько работоспособен новый подход. Теперь исследователи построили дизайн эксперимента противоположным образом: поджелудочную железу было решено было растить внутри крысы, а затем пересаживать мыши.
Исследователи ввели плюрипотентные клетки мышей в эмбрионы крыс. Последние были генетически модифицированы таким образом, чтобы предотвратить формирование собственной поджелудочной железы.
Имплантированные клетки успешно развились в поджелудочную железу подходящего для крысы размера. При этом новая поджелудочная содержала островковые клетки, вырабатывающие инсулин.
Затем учёные выделили эти клетки и трансплантировали их мышам, страдающим сахарным диабетом. Однако в процессе пересадки в организм мышей попадали также и клетки крыс, хоть и в небольших количествах. Поэтому все мыши-реципиенты начали получать иммуносупрессивные препараты, предотвращающие отторжение пересаженных тканей. Впрочем, подчёркивают учёные, курс иммуносупрессоров, потребовавшийся животным, длился всего 5 дней после пересадки. Как правило, люди после трансплантации донорского органа вынуждены принимать аналогичные препараты всю жизнь, несмотря на их побочные эффекты.
Пересаженные островковые клетки нормализовали уровень глюкозы в крови мышей более чем на год.
Приблизительно через 10 месяцев после трансплантации исследователи извлекли скопления островковых клеток из некоторых мышей. «Мы тщательно изучили их в поисках клеток крыс. Но иммунная система мышей успешно уничтожила их, — рассказывает Накаути. — Это очень важно, ведь мы надеемся в будущем научиться выращивать органы для пересадки людям внутри животных. Возможно, человеческая иммунная система так же будет справляться с клетками овцы или свиньи, загрязнившими трансплантат».
Исследователи не обнаружили никаких следов формирования опухолей или других патологий, обусловленных введением плюрипотентных клеток мыши. Появление новообразований — одно из основных опасений, связанных с использованием плюрипотентных клеток, поскольку они могут превратиться в клетки любого типа. Однако авторы исследования отмечают, что введение плюрипотентных клеток человека в эмбрионы животных по-прежнему связано с рядом этических и законодательных ограничений.
«Многие исследователи и специалисты по этике обеспокоены тем, что использование человеческих клеток может привести к развитию животного, у которого доля таких клеток больше, чем ожидалось. Они могут, например, оказаться в мозге или среди первичных половых клеток, из которых формируются сперматозоиды или яйцеклетки, — поясняет Накаути. — Учёные серьёзно относятся к таким опасениям. Мы уже работаем над тем, чтобы предотвратить возможность возникновения таких ситуаций, не ставя под угрозу основной результат».
Доктор Накаути также отметил, что, по мнению некоторых людей, учёные занялись созданием неестественных монстроподобных существ. «Однако эти животные просто состоят из клеток двух разных типов, — пояснил учёный. — Они не являются представителями нового вида и не могут воспроизводить себе подобных половым путём».
Исследователи сообщили, что в настоящее время заняты проведением сходных экспериментов, но теперь направленных на выращивание почек, печени и лёгких.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature.