Исследования могут в конечном итоге привести к новым источникам органов для трансплантации, но сначала должны быть преодолены этические и технические препятствия.

Японский ученый, изучающий стволовые клетки, первым получил государственную поддержку для создания эмбрионов животных, содержащих клетки человека, и трансплантации их суррогатным животным, поскольку запрет на эту практику был отменен ранее в этом году.

Хиромитсу Накаучи (Hiromitsu Nakauchi), который возглавляет команды в Университете Токио (University of Tokyo) и Стэнфордском университете (Stanford University) в Калифорнии, планирует выращивать клетки человека на эмбрионах мыши и крысы, а затем пересаживать эти эмбрионы суррогатным животным. Конечная цель Накаучи — производить животных с органами, состоящими из человеческих клеток, которые, в конце концов, могут быть пересажены людям.

До марта Япония прямо запрещала выращивание эмбрионов животных, содержащих клетки человека, в течение 14 дней или пересадку таких эмбрионов в суррогатную матку. В этом месяце министерство образования и науки Японии выпустило новые руководящие принципы, позволяющие создавать эмбрионы человека и животных, которые можно пересадить суррогатным животным и довести до созревания.

Гибридные эмбрионы человека и животного были созданы в таких странах, как Соединенные Штаты, но никогда не использовались. Хотя в стране разрешено проведение такого рода исследований, с 2015 года в Национальных институтах здравоохранения действует мораторий на финансирование такой работы.

Эксперименты Накаучи — первые, одобренные в соответствии с новыми правилами Японии комитетом экспертов министерства науки. Окончательное одобрение министерства ожидается в следующем месяце.

Накаучи говорит, что планирует действовать медленно и не будет пытаться вывести какие-либо гибридные эмбрионы в течение некоторого времени. Первоначально он планирует выращивать гибридные эмбрионы мыши до 14,5 дней, когда органы животного в основном сформированы, и это почти до срока. Он будет делать те же эксперименты на крысах, выращивая гибриды до ближайшего срока, около 15,5 дней. Позже Накаучи планирует подать заявку на утверждение правительства для выращивания гибридных эмбрионов у свиней на срок до 70 дней.

«Полезно действовать с осторожностью, что позволит вести диалог с общественностью, которая испытывает беспокойство и обеспокоенность»,— говорит исследователь науки и политики Тецуя Исии (Tetsuya Ishii) из университета Хоккайдо (Hokkaido University) в Саппоро (Sapporo), Япония.

Некоторые биоэтики обеспокоены тем, что клетки человека могут выходить за пределы развития целевого органа, перемещаться в мозг развивающегося животного и потенциально влиять на его восприятие.

Накаучи говорит, что эти проблемы были приняты во внимание при разработке эксперимента. «Мы пытаемся целенаправленно генерировать органы, поэтому клетки попадают только в поджелудочную железу»,— говорит он.

Стратегия, которую он и другие ученые изучают заключается в создании эмбриона животного у которого нет гена необходимого для производства определенного органа, такого как, поджелудочная железа, и затем инъекции в эмбрион животного индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) человека. ИПСК — это клетки, которые были перепрограммированы в эмбрионоподобное состояние и могут давать начало почти всем типам клеток. Когда животное развивается, оно использует человеческие ИПСК для создания органа, который оно не может создать своими собственными клетками.

В 2017 году Накаучи и его коллеги сообщили о введении мышиных ИПСК в эмбрион крысы, которая не могла продуцировать поджелудочную железу. Крыса образовала поджелудочную железу, состоящую исключительно из клеток мыши. Накаучи и его команда перенесли эту поджелудочную железу обратно в мышь, у которой был индуцирован диабет. Произведенный крысами орган был способен контролировать уровень сахара в крови, эффективно излечивая мышь от диабета.

Но заставить человеческие клетки расти в организме другого вида не легко. Накаучи и его коллеги объявили на встрече Американской ассоциации содействия развитию науки (American Association for the Advancement of Science) в Остине, штат Техас, в 2018 году, что они поместили ИПСК человека в эмбрионы овец, которые были изменены так, чтобы не производить поджелудочную железу. Но гибридные эмбрионы, выращенные в течение 28 дней, содержали очень мало человеческих клеток не мели ничего общего с органом. Вероятно, это из-за генетической дистанции между людьми и овцами, говорит Накаучи.

«Нет смысла доводить гибридные эмбрионы человека и животных до созревания, используя эволюционно далекие виды, такие как свиньи и овцы, потому что клетки человека будут элиминированы из эмбрионов-хозяев на ранней стадии»,— говорит Джун Ву (Jun Wu), который исследует химеры человек-животное в Университете Техасского Юго-западного медицинского центра (University of Texas Southwestern Medical Center) в Далласе. «Понимание молекулярной основы и разработка стратегий для преодоления этого барьера будут необходимы для продвижения вперед»,— говорит Ву.

Накаучи говорит, что одобрение в Японии позволит ему атаковать эту проблему. Он будет экспериментировать с ИПСК на нескольких разных стадиях и пробовать некоторые генетически модифицированные ИПСК, чтобы попытаться определить, что ограничивает рост человеческих клеток в эмбрионах животных.