Трансплантация органов человека

В исследовании, имеющем значительные последствия для таких областей, как трансплантация органов человека, ученые успешно выращивают функциональные почки мыши внутри крыс из нескольких донорских стволовых клеток.

Результаты исследования под руководством ученых из National Institute for Physiological Sciences in Japan (Национального института физиологических наук Японии) будут опубликованы в следующем номере журнала Nature Communications .

Схема метода и результата
Фото: NIPS

Для пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности пересадка почки является единственной надеждой на восстановление качества жизни. Тем не менее, многим из этих пациентов никогда не будут пересажены почки из-за хронической нехватки донорских почек. Поскольку в одних только Соединенных Штатах 95 000 пациентов находятся в списке ожидания для пересадки донорской почки, спрос значительно превышает предложение.

Но ученые работают над тем, чтобы вырастить здоровые органы вне человеческого тела. Один из таких методов, называемый бластоцистная комплементация, уже дал многообещающие результаты. Исследователи берут бластоцисты – кластеры клеток, образованные через несколько дней после оплодотворения яйцеклеток, у животных-мутантов, у которых отсутствуют определенные органы, и вводят им стволовые клетки от нормального (не-мутированного) донора, необязательно того же вида. Затем стволовые клетки дифференцируются, образуя весь отсутствующий орган у получающегося в результате животного. Новый орган сохраняет характеристики исходного донора стволовых клеток и, таким образом, может потенциально использоваться в трансплантационной терапии.

«Ранее мы использовали бластоцистную комплементацию для создания поджелудочной железы крыс у мышей-мутантов апанкреатического типа», – объясняет ведущий автор нового исследования Теппей Гото. «Поэтому мы решили выяснить, можно ли использовать этот метод для создания функциональных почек, которые будут иметь гораздо большее применение в регенеративной медицине из-за высокого спроса на доноров».

Первоначальные попытки исследователей вырастить почки крыс у мышей оказались безуспешными, так как стволовые клетки крысы не могли легко дифференцироваться в два основных типа клеток, необходимых для образования почек. Однако, когда был предпринят обратный сценарий, стволовые клетки мыши эффективно дифференцировались внутри бластоцист крысы, образуя основные структуры почки.

После имплантации комплементарных бластоцист псевдобеременным крысам те созрели в нормальные зародыши. Примечательно, что более двух третей новорожденных крыс содержали пару почек, полученных из стволовых клеток мыши. Дальнейшее исследование показало, что все почки были структурно интактными, и, по крайней мере, половина из них потенциально могла продуцировать мочу.

«Наши результаты подтверждают, что межвидовая бластоцистная комплементация является жизнеспособным методом для производства почек», – говорит один из авторов исследования Масуми Хирабаяси. «В будущем этот подход может быть использован для создания органов животного происхождения, полученных из стволовых клеток человека, что потенциально продлит срок их службы и улучшит качество жизни миллионов людей во всем мире».

Подводя итог, можно утверждать, что хроническая глобальная нехватка донорских почек оставляет многих пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности зависимыми от продолжительного диализного лечения. Чтобы решить проблему нехватки донорской почки, группа под руководством исследователей из Национального института физиологических наук в Японии попыталась вырастить почки мыши внутри крыс с использованием трансплантированных стволовых клеток. Получающиеся в результате почки оказались функциональными, предоставляя подтверждение концепции, что этот подход может быть использован для создания человеческих почек внутри домашнего скота.

Teppei Goto, Hiromasa Hara, Makoto Sanbo, Hideki Masaki, Hideyuki Sato, Tomoyuki Yamaguchi, Shinichi Hochi, Toshihiro Kobayashi, Hiromitsu Nakauchi, Masumi Hirabayashi. 

Generation of pluripotent stem cell-derived mouse kidneys in Sall1-targeted anephric rats. 

Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-08394-9