Эксперименты на людях — очень щепитильная тема. Любые исследования, чаще всего, ограничиваются психологическими и социальными экспериментами, которые, тем не менее, строго контролируются и долго согласовываются. Даже исследвоания важных медицинских препаратов будет одобрено толкьо после долгих исследований на животных. Однако полностью отказаться от экспериментов с людимы нельзя. Одно из таких важных исследований, несмотря на его этические проблемы, может дать новое понимание биологии развития и эволюции. Это также имеет значение для разработки новых моделей биологии человека и болезней. Результаты были опубликованы в журнале Cell.
И так, зачем исследователям понадобилось создавать химеру с человеческим ДНК? Лучше всего на этот вопрос ответит старший автор Хуан Карлос Изписуа Бельмонте, профессор Лаборатории экспрессии генов в Институт биологических наук Солка:
Поскольку мы не можем проводить определенные типы экспериментов на людях, важно, чтобы у нас были более совершенные модели для более точного изучения и понимания человеческой биологии и болезней. Важной целью экспериментальной биологии является разработка модельных систем, позволяющих изучать болезни человека в условиях in vivo.
Межвидовые химеры у млекопитающих создавались с 1970-х годов, когда они были созданы у грызунов и использовались для изучения процессов раннего развития. Прогресс, сделавший возможным данное исследование, был достигнут в прошлом году, когда группа, сотрудничающая с этим исследованием, во главе с Вэйчжи Цзи из Куньминского университета науки и технологий в Юньнани, Китай, создала технологию, которая позволила эмбрионам обезьян оставаться в живых и расти вне тела в течение длительного времени.
В текущем исследовании через шесть дней после создания эмбрионов обезьян в каждый из них вводили по 25 человеческих клеток. Клетки были из индуцированной плюрипотентной клеточной линии, известной как расширенные плюрипотентные стволовые клетки, которые могут вносить вклад как в эмбриональные, так и внеэмбриональные ткани. Через сутки человеческие клетки были обнаружены у 132 эмбрионов. Спустя 10 дней 103 химерных эмбриона все еще развивались. Вскоре выживаемость стала снижаться, и к 19-му дню в живых остались только три химеры. Однако важно то, что процент человеческих клеток в эмбрионах оставался высоким на протяжении всего времени, пока они продолжали расти.
Исторически сложилось так, что поколение химер человек-животное страдало из-за низкой эффективности и интеграции человеческих клеток в организм-хозяин. Создание химеры между человеческими и нечеловеческими приматами, вида, более тесно связанного с людьми по эволюционной временной шкале, чем все ранее использовавшиеся виды, позволит нам лучше понять, существуют ли эволюционно наложенные барьеры для образования химер и есть ли любые средства, с помощью которых мы можем их преодолеть.
Исследователи выполнили анализ транскриптома как на человеческих, так и на обезьяньих клетках эмбрионов. На основе этих анализов было идентифицировано несколько путей коммуникации, которые были либо новыми, либо усиленными в химерных клетках. Понимание того, какие пути участвуют в коммуникации химерных клеток, позволит нам, возможно, улучшить эту коммуникацию и повысить эффективность химеризма у видов-хозяев, которые эволюционно более далеки от людей.
Следующим важным шагом для этого исследования является более подробная оценка всех молекулярных путей, участвующих в межвидовой коммуникации, с непосредственной целью определения путей, жизненно важных для процесса развития. В долгосрочной перспективе исследователи надеются использовать химеры не только для изучения раннего развития человека и моделирования болезней, но и для разработки новых подходов к скринингу лекарственных препаратов, а также для создания потенциально трансплантируемых клеток, тканей или органов.