Глава 649. Химера человек-свинья •
"Теперь, когда доказано, что видовой барьер можно сломать, а клеточная конкуренция не действует на мышах, следующим шагом будет работа со свиньями".
Глядя на записи экспериментов на мышах перед собой, Хуан Цинь не мог не улыбнуться, думая о поросятах, с которыми он был больше всего знаком.
Выражение лица Дин Мяня не было таким хорошим, он уставился на несколько строк цифр в отчете, погрузившись в раздумья.
"Общий уровень химеризма при генетической модификации достигает всего 22%, эта цифра кажется не очень идеальной".
Хуан Цинь не согласился: "Это точно, исследования гетерологичных химер не так просты, как все думают".
"В основном стволовые клетки человека и развитие эмбриона мыши не совпадают, клетки человека и клетки мыши не могут хорошо взаимодействовать, поэтому выживаемость такая низкая".
"Кроме того, скорость развития гетерологичных клеток непоследовательна, и программы развития различны, даже если общая степень химеризма эмбриона увеличится, в некоторых тканях будет очень низкая или нулевая степень химеризма".
"Как правило, степень химеризма органов, таких как сердце, мышцы, поджелудочная железа, относительно высока, содержание человеческих клеток в тканях очень высокое, но в кровеносных сосудах, мозге, конечностях, костях их значительно меньше".
"Поэтому, если усреднить, то достижение более 20% уже очень удивительно".
"Когда существовала клеточная конкуренция, степень химеризма составляла всего одну десятитысячную или даже одну стотысячную, мы увеличили ее в две тысячи раз, это просто качественный скачок".
"Неужели ты хочешь 100% химеризма, это невозможно?"
"Даже общий химеризм между крысой и мышью достигает всего 20-30%".
"Хотя благодаря взаимодополняемости их химеризм в некоторых органах может достигать более 90%. Но это также потому, что крысы и мыши - два близких вида, оба принадлежат к грызунам, и программы развития у них более похожи, как отношения между человеком и гориллой".
"Но человек и мышь очень далеки в эволюционном отношении, в норме клетки человека могут не получать совместимые сигналы развития в процессе развития эмбриона мыши".
"Я знаю, я просто немного разочарован ролью, которую играет клеточная конкуренция", - серьезно сказал Дин Мянь.
"Степень сходства генов между человеком и мышью выше, чем у свиньи, поэтому у будущей химеры человек-свинья, вероятно, не будет таких высоких показателей".
"Следующее, что нам нужно сделать, помимо проверки общей степени химеризма, - это степень химеризма в некоторых важных органах".
"Надеюсь, они также смогут достичь таких удовлетворительных данных, как 90%".
Хуан Цинь удивленно сказал: "Ты слишком оптимистичен".
"Даже при взаимодополняемости между большой и маленькой мышью, в настоящее время только поджелудочная железа является успешным органом".
"Другие органы, такие как почки, хотя и сообщалось, что стволовые клетки мыши могут генерировать почки в эмбрионе крысы, но размер органа меньше, чем у почек крысы в тот же период, и его функция не была полностью протестирована".
"Все это показывает, что эта область все еще находится на стадии исследования и далека от клинического применения".
"Но они не решили проблему клеточной конкуренции. Но мы ее решили".
Дин Мянь с видом само собой разумеющегося сказал: "Поэтому мы обязательно сможем успешно войти в клинику, ты должен верить в меня".
Хуан Цинь на мгновение замолчал, и только через некоторое время произнес: "Тогда что ты конкретно планируешь делать?"
Как только речь зашла о его собственном плане, Дин Мянь сразу же пришел в восторг, выпрямился и перестал быть вялым, как раньше.
Казалось, он был готов и с уверенностью изложил план.
"От исследования химер до окончательной реализации трансплантации органов, в целом, это должна быть такая дорожная карта".
"Во-первых, необходимо решить техническую проблему низкого общего уровня химеризма эмбрионов, как сделать так, чтобы плюрипотентные стволовые клетки разных видов более эффективно проникали в ранние развивающиеся эмбрионы другого вида и могли участвовать в раннем развитии различных органов".
"Если эта проблема будет решена, следующим шагом будет то, как контролировать, особенно как предотвратить попадание эмбриональных стволовых клеток человека в органы, в которые мы не хотим, чтобы они попадали, это этическая проблема, а также техническая проблема".
"Третий момент заключается в том, насколько функциональность гетерологичных химерных органов похожа на человеческие органы, для этого, возможно, потребуется провести некоторые эксперименты по трансплантации".
"Конечно, на ранней стадии этого этапа, возможно, будут использоваться обезьяны для тестирования, человеческие органы свиньи будут пересажены приматам, таким как обезьяны, и после подтверждения отсутствия проблем они будут применяться в клинической практике на людях".
"Четвертый момент, и последний, - это создание целого органа".
"Потому что даже если степень химеризма некоторых органов достигает 90%, созданный орган не является целым, например, некоторые кровеносные сосуды, нервы и стромальные клетки все еще принадлежат хозяину".
"После попадания этих тканей в организм человека, в качестве чужеродных клеток, все равно возникнет иммунная реакция отторжения".
Хуан Цинь с любопытством спросил: "Эти вещи нельзя заменить на собственные человеческие?"
Дин Мянь с неохотой покачал головой и глубоко вздохнул.
"Трудно, даже если мы удалим гены, связанные с почками или поджелудочной железой свиньи, искусственно создадим пустую нишу, а затем используем стволовые клетки человека, чтобы заполнить этот пробел, мы не сможем контролировать конкретный процесс развития этого органа в эмбрионе".
"Одной из важных причин является то, что скорость развития эмбрионов у разных животных различна, у нас, людей, как у приматов, эмбриону требуется десять месяцев, чтобы полностью развиться".
"Но свинье требуется всего 3 месяца, а мыши - всего 20 дней, может ли скорость дифференцировки клеток быть такой же, как у человека?"
"Короче говоря, скорость дифференцировки клеток у человеческих клеток намного медленнее, чем у клеток мышей, крыс и свиней".
"Не говоря уже о факторе размера, даже если в мыши вырастет орган, состоящий из человеческих клеток, можно ли использовать для трансплантации такие маленькие, как соевые бобы, островки Лангерганса?"
"Однако с точки зрения размера свиньи все же лучше, размер внутренних органов не сильно отличается от человеческого, и для того, чтобы вырасти до зрелости, внутренние органы можно использовать для трансплантации, а также можно внести определенные изменения в гены роста, со всех сторон, это считается наиболее подходящим животным".
"Это также причина, по которой мы выбираем свиней".
"Э-э, почему ты говоришь об этом так пессимистично". Хуан Цинь не согласился: "Я думаю, все в порядке, хорошо учиться у природы, и можно использовать, если это подходит".
Дин Мянь рассмеялся и сказал: "Да, если мы сможем дойти до четвертого шага, это означает, что мы в одном шаге от успеха".
"Давайте беспокоиться об этом позже, самое главное - сначала разобраться с первыми тремя шагами".
Определившись с планом работы, оба сразу же воспрянули духом.
Придя в лабораторию, они достали подготовленные эмбрионы свиньи и ввели в них генетически модифицированные плюрипотентные стволовые клетки человека.
В эту партию плюрипотентных стволовых клеток человека был добавлен флуоресцентный белок GFP, чтобы можно было отслеживать клетки и их потомство.
Затем они смешали культуральную среду обоих, чтобы повысить адаптивность стволовых клеток человека в эмбрионе свиньи.
Таким образом, подавив конкуренцию между гетерологичными клетками, они, наконец, успешно вырастили эмбрион химеры человек-свинья.
Поскольку в первый раз проверялся только общий уровень химеризма, из этических соображений, например, из-за опасений, что клетки человека попадут в репродуктивную систему и мозг или разовьются части, похожие на человеческие.
Эмбрион развивался в теле свиньи всего 3-4 недели, после чего беременность была прервана.
Окончательные результаты показали, что химера человек-свинья не демонстрировала явной клеточной конкуренции, а общий уровень химеризма достиг 28%, что на 6 процентных пунктов выше, чем у химеры человек-мышь.
Степень химеризма различных тканей и органов также значительно различалась, что ничем не отличалось от мышей.
В целом, примерно на каждые 100 000 клеток свиньи приходилось более 20 000 клеток человека.
Более того, после тестирования клетки человека в печени и почках свиньи обладали определенной функциональностью. Такого результата было достаточно, чтобы удивить людей.
Если бы эти клетки человека можно было сконцентрировать в нескольких частях, таких как сердце, легкие, печень и почки...
Просто подумав об этом, оба уже были взволнованы этой перспективой.
"Первый шаг достигнут, степень химеризма достигает 28%, что не сильно отличается от одного и того же вида".
"Второй шаг - сконцентрировать клетки человека в определенных органах, поэтому мы должны начать создавать ниши для соответствующих органов в теле свиньи".
Дин Мянь сказал с улыбкой, в его голосе нельзя было скрыть волнение.
Хуан Цинь кивнул, похлопал себя по груди и взял на себя всю ответственность: "Дальше смотрите на меня, генетическая модификация яйцеклеток свиньи - это мой коронный номер".
"Сердце, почки, печень, поджелудочная железа, давайте начнем с этих четырех".
Дин Мянь, задумавшись, сказал: "Сделайте партию яйцеклеток свиньи, около 100 штук, по 20 штук в группе, в четырех группах удалите соответствующие гены одного органа, чтобы создать нишу".
"Оставшуюся группу не трогайте, оставьте в качестве контрольной группы".
"Через 5 дней после оплодотворения образуется бластоциста, затем введите плюрипотентные стволовые клетки человека и поместите их в тело свиноматки для развития".
"Через 3-4 недели можно будет наблюдать за ранним развитием эмбриона, а также узнать, будет ли это успешным".
"Понял". Хуан Цинь ответил, не говоря много, люди в его отделе были опытными, и они могли легко справиться с этой работой, не нужно было говорить слишком много деталей.
Первая партия образцов была просто экспериментом, чтобы проверить, работает ли этот метод и чего можно достичь.
Если это удастся, то, конечно, это будет хорошо, если это не удастся, извлеките уроки из опыта и продолжайте делать еще одну партию, это также должно быть сделано.
В научных исследованиях не так много вещей, которые можно сделать сразу, нужно постоянно терпеть неудачи, обобщать, постоянно двигаться вперед, чтобы дойти до конца.
Как и в случае с эмбрионами химеры человек-свинья, период развития слишком длинный, и вероятность того, что они успешно вырастут, не слишком высока, он был психологически готов ввести несколько тысяч свиных бластоцист.
Однако результаты эксперимента превзошли его ожидания.
Из 80 химерных эмбрионов, в которых были созданы ниши для органов, только половина была абортирована.
Остальные 40 химер человек-свинья родились живыми от свиноматок, и еще треть умерла в течение 1 недели.
Наконец, около 20 поросят выжили в течение месяца и были идентифицированы как химеры человек-свинья с помощью ПЦР-секвенирования.
"Первая партия образцов имеет 25% выживаемость, это действительно удивительно".
Глядя на этот результат, Хуан Цинь не мог не обрадоваться.
Дин Мянь приподнял бровь, стоя перед клеткой и глядя на живых поросят внутри, и не мог не растрогаться.
Эти поросята выглядели так же, как и обычные свиньи, но внутри них билось человеческое сердце, или человеческая почка проводила диализ, или человеческая печень выводила токсины.
Именно эта внешняя непримечательность и чудо, происходящее под кожей, создавали яркий контраст, который заставлял людей восхищаться.
"Это чудо жизни, и разве это не то, к чему стремится мое сердце".
Он пробормотал себе под нос: "Неужели трансплантация гетерологичных органов наконец-то увенчается успехом?"
"Неужели я тот, кому суждено выполнить эту великую миссию?"
Услышав эти слова, Хуан Цинь сразу помрачнел и, повернувшись, доброжелательно напомнил: "Брат, не забудь, есть еще я, маленький Хуан".
"Ха-ха, я просто так сказал". Дин Мянь рассмеялся и виновато отвел взгляд.
Вскоре появились результаты биопсии внутренних органов химеры.
У 20 поросят почти у всех образовался человеческий орган, но степень химеризма органов, образовавшихся в теле каждой свиньи, была разной, что было связано с их индивидуальным развитием.
У некоторых свиней степень химеризма человеческих органов достигала 92%, у других - только 80%.
Самый низкий показатель составлял около 79%, что также было очень значительным числом.
Кроме того, в других тканях этих поросят также были обнаружены следы человеческих клеток, но их количество было невелико, примерно одна десятитысячная.
В целом, план искусственного создания ниш для органов с целью выращивания человеческих органов был очень успешным.
"Кстати, забыл тебе сказать". Хуан Цинь хлопнул себя по лбу и напомнил: "Сейчас уже 1 месяц, примерно через 2 месяца можно будет проводить операции по пересадке приматам на макаках или павианах".
"Поскольку некоторые органы у свиней больше, чем у обезьян, нельзя позволять свиньям расти слишком большими, примерно 2-месячные молодые свиньи подходят лучше всего".
"Мы проверим функцию пересаженных органов, и если их можно будет использовать нормально, это будет означать, что исследование перешло к третьему этапу".
"Хорошо". Дин Мянь кивнул, посмотрел на лицо Хуан Циня и не удержался от шутки.
"Что, раньше ты видел человеческие клетки в мышах и чувствовал себя жутко, а теперь видишь, как у свиней вырастают человеческие органы, и никакой реакции?"
Хуан Цинь глупо улыбнулся и сказал: "Разве не говорят, что я слишком много думаю?"
"На самом деле, ты прав, мы все биологи, и должны понимать, что каждый человек состоит из клеток, образующих независимое сознание, и в макромасштабе каждый человек уникален".
"Но в микромасштабе человеческое тело также является группой совместно эволюционирующих и развивающихся клеточных колоний, и химера человек-свинья не более странная и отвратительная, чем симбиотические бактерии, населяющие наш кишечник".
"Осознав это, я теперь могу спокойно смотреть на химер любого человека и других животных".
"Конечно", - он сделал паузу и добавил: "Мои клетки и гены ни в коем случае не должны появляться ни в каких мышах, свиньях, коровах и других животных, я просто не могу этого вынести".
Дин Мянь на мгновение потерял дар речи: "У тебя двойные стандарты, ты очень честен и прямолинеен, это просто типично".
"Как там говорится в одной классической знаменитой цитате?" Хуан Цинь усмехнулся и беззастенчиво сказал.
"У инженеров есть инстинкт строить, у биологов есть инстинкт культивировать".
"А у людей есть инстинкт двойных стандартов! Ха-ха-ха~"
Взгляд Дин Мяня стал растерянным: "Кто это сказал? Я никогда об этом не слышал?"
Хуан Цинь похлопал себя по груди и громко сказал: "Конечно, это сказал я, Хуан".
"Мы добились успеха в трансплантации гетерологичных органов, и я, Хуан, обязательно войду в зал славы человеческой науки и стану великим ученым, оставив след в истории".
"Мои слова, естественно, станут знаменитыми цитатами".