Un hibrid om-porc a fost creat în laborator

Oamenii de ştiinţă speră că embrionii himeră reprezintă paşii-cheie pentru cultivarea organelor salvatoare în laborator.

Într-o remarcabilă – posibil controversată – ispravă, pe 26 ianuarie, oamenii de ştiinţă au anunţat crearea cu succes a primului hibrid om-animal.

Proiectul a demonstrat că celule umane pot fi nu doar introduse într-un organism non-uman, dar chiar şi să crească în interiorul  unui animal gazdă, în cazul dat, porcii.

Acest progres biomedical a fost de mult timp un vis şi o dilemă pentru oamenii de știință ce speră să rezolve problema deficitului de organe donor necesare pentru transplantări.

Potrivit Departamentului de Sănătate al SUA, la fiecare 10 minute, se adaugă câte o persoană în lista lor națională de așteptare a unui transplant. Şi în fiecare zi, 22 de oameni din listă mor, fără a ajunge la transplantarea organului dorit.

Vedeţi şi: Savanţii pentu prima oară au transplantat corzi vocale bioinginerice la animale

Ce va fi dacă, în loc să ne bazam pe un donator generos, vom putea creşte un organ personalizat în interiorul unui animal?

Vedeţi: Plămânii de porc filtrează sângele uman în laborator.

Acum, această realizare ne  face cu un pas mai aproape de realitate, raportează în revista Cell,o echipă internațională de cercetători condusă de Institutul Salk.

Echipa a creat ceea ce este cunoscut ştiinţific sub numele de, himeră: un organism ce conține celule din două specii diferite.

În trecut, himerele om-animal erau în afara posibilităților. Astfel de experimente sunt eligibile pentru finanțare publică în Statele Unite (până în prezent, la proiectul himera, echipa Salk s-a bazat doar pe donatori privați).

Opinia publică, de asemenea, a împiedicat crearea unor organisme care sunt parțial umane şi animale.

Dar, potrivit autorului principal al studiului Jun Wu de la Institutul Salk, noi doar trebuie să privim himerele mitice – la fel ca, hibrizii om-pasăre, pe care îi cunoaștem ca îngeri – printr-o altă perspectivă.

„În civilizațiile antice, himerele, erau asociate cu Zeii”, declară el, iar strămoșii noștri credeau că „formele himerice ar putea apăra oamenii”.

Într-un oarecare sens, asta este anume ceea ce echipa îşi propune să realizeze cu hibrizii om-animal în viitor.

Crearea Himerei

Există două metode de a face o himeră.

Prima constă în implantarea organului unui animal la altul – una riscantă, deoarece sistemul imunitar al gazdei ar putea fi cauza respingerii organului.

Cealaltă metodă se începe la nivel embrionar, prin introducerea celulelor unui animal în embrionul altuia, lăsându-le astfel să crească într-un hibrid.

Sună ciudat, dar, în cele din urmă, aceasta este o metodă ingenioasă , ce poate rezolva o serie de probleme supărătoare, ce ţin de cultivarea organelor în condiții de laborator.

Atunci când oamenii de știință au descoperit celulele stem, celulele maeștri – capabile să producă orice fel de țesut al organismului, ele păreau să cuprindă o perspectivă științifică infinită.

Dar, este dificil a convinge aceste celule să crească în anumite tipuri de țesuturi şi organe.

Celulele stem trebuie să supraviețuiască în vase Petri. Oamenii de ştiinţă sunt nevoiți să utilizeze şchele (en), pentru a se asigura că organele vor creşte în forme potrivite.

Vedeţi şi: Inimă care se zbate, a fost pentru prima dată crescută în laborator folosind celule stem

Şi dese ori, pacienții trebuie să fie supuși unor proceduri dureroase şi invazive, cu scopul de a recolta țesuturile necesare pentru a da start procesului.

La început, profesorul Carlos Izpisua Belmote (en), de la Laboratorul Expresiei Genetice al Institutului Salk, a crezut că conceptul utilizării un embrion gazdă pentru creșterea organelor este destul de simplu.

Cu toate acestea, lui Belmote şi echipei sale de peste 40 de colaboratori, le-a luat patru ani ca să înțeleagă modul cum pot obține o himeră om-animal.

Pentru a efectua acest lucru, echipa s-a bazat pe o cercetare himeră preliminară (en), efectuată pe șoareci şi șobolani.

Anterior, o altă echipă de cercetători a reușit să crească un țesut pancreatic al unui șobolan în interiorul unui șoarece.

Miercuri, această echipă a anunțat că, pancreasurile de șoareci crescute în interiorul șobolanilor au tratat cu succes diabetul zaharat (en), atunci când părți ale organelor sănătoase au fost transplantate la șoarecii bolnavi.

Grupul condus de Salk a preluat conceptul şi a făcut un pas mai departe, folosind instrumentul de editare a genomului, numit CRISPR, la spargerea blastocistelor (en) șoarecului – precursorii embrionilor. Acolo, ei au eliminat genele de care au nevoie șoarecii pentru a creşte anumite organe.

După aceia, au introdus celule stem de șobolan capabile să producă aceste organe şi, în cele din urmă, acestea au prosperat.

Șoarecii primiți în rezultat, au reușit supraviețuiască până la maturitate. Unii au crescut chiar şi vezici biliare, care nu au fost parte a speciei de 18 milioane de ani.

Riscul de respingere

Apoi, echipa a luat celule stem de la șobolani şi le-a injectat în blastocistele de porc. Această versiune a eşuat – un lucru așteptat, deoarece, șobolanii şi porcii au o perioadă de gestație diferită şi strămoși evolutivi îndepărtați.

Dar, porcii au o asemănare notabilă cu oamenii. Deși, perioada de gestaţie la ei este mai mică, organele lor sunt foarte asemănătoare cu ale noastre.

Nu doar aceste similitudini fac atingerea obiectivului mai simplă. Echipa a mai descoperit că, pentru a introduce celulele stem în porci fără a le ucide, ei trebuiau să obțină termenii necesari.

„Noi am încercat trei tipuri de celule umane diferite, ceea ce în esență reprezintă trei timpuri diferite” în procesul de dezvoltare, explică Jun Wu, un om de știință şi autorul lucrării de la Institutul Salk.

Prin metoda încercărilor şi erorilor, ei au învățat că celulele pluripotente naive – celule stem cu un potențial nelimitat – nu au supraviețuit la fel de bine ca şi celea care s-au dezvoltat un pic mai mult.

Atunci când aceste celule umane exact-potrivite au fost injectate în embrionii de porc, aceştia au supraviețuit.

Apoi, ei au fost introduși în porcii adulți, care au purtat embrionii timp de o perioadă cuprinsă între trei şi patru săptămâni, înainte de a fi scoşi şi analizaţi.

În cele din urmă, echipa a creat 186 de embrioni himeră, ce au supraviețuit, fiind la o etapă de dezvoltare avansată, spune Wu, şi „noi estimăm că [fiecare] a avut aproximativ 100 000 de celule umane”.

Acesta este un procentaj mic – şi ar putea prezenta o problemă în termen lung pentru această metodă, a spus Ke Cheng (en), un expert în celule stem de la Universitatea de Stat din oraşul Chapel Hill, Carolina de Nord, SUA.

Țesutul uman pare să încetinească creșterea embrionului, notează Cheng, iar organele crescute de la astfel de embrioni, cel mai probabil vor fi respinse de corpul uman, deoarece acestea conțin prea mult țesut de porc în ele.

Următorul pas mare, spune Cheng, constă în a ne da seama dacă este posibilă creșterea numărului de celule umane într-atât, încât ele să fie tolerate de embrioni.

Metoda actuală este un început, dar încă nu este clar dacă acest obstacol poate fi depășit.

Belmote este de acord cu acest lucru, notând că vor dura ani de zile până procesul va putea fi utilizat la crearea unor organe umane funcționale.

Tehnica ar putea fi utilizată mult mai recent, ca o posibilitate de a studia dezvoltarea embrionului uman, examinarea bolilor genetice şi testarea medicamentelor, fără a risca cu sănătatea oamenilor.

Şi aceste perspective ar putea fi la fel de valoroase ca şi capacitatea de a creşte un organ.

Chiar şi la această etapă incipientă, Cheng consideră lucrarea un progres: „Există şi alte măsuri care pot fi întreprinse”, recunoaște el. „Dar, aceasta este intrigant, foarte intrigant”.