Гибрид человека и свиньи: прорыв, который может решить кризис донорских органов

Учёные из IBEC вырастили человеческие почечные органоиды и внедрили их в почки свиней

Международная команда исследователей под руководством Института биоинженерии Каталонии (IBEC) совершила значительный прорыв в регенеративной медицине. Учёным впервые удалось массово вырастить человеческие почечные органоиды и интегрировать их в живые почки свиней. Это открытие приближает медицину к будущему, где донорские органы смогут выращиваться из клеток самого пациента.

Новый подход к трансплантации: что удалось исследователям

Результаты работы опубликованы в журнале Nature Biomedical Engineering. Впервые в истории биомедицины группа под руководством IBEC объединила органоиды человеческих почек с живыми свиными почками, используя технологии нормотермической перфузии - аппаратного метода, при котором орган сохраняет жизнеспособность вне организма благодаря циркуляции насыщенной кислородом крови.

"Мы смогли наблюдать процесс интеграции человеческих органоидов в режиме реального времени, что ранее было невозможно", — заявили представители исследовательской группы.

Такая система позволила учёным отслеживать поведение органоидов в среде, близкой к естественной, и фиксировать, как они встраиваются в ткани почки.

Почему именно свиньи? Их органы близки к человеческим по размеру и физиологии, а значит, служат удобной моделью для изучения трансплантационных процессов.

Эксперимент проводился как ex vivo - вне организма, так и in vivo, в модели пересадки свиной почки. Через 24 и 48 часов после имплантации органоиды не только сохраняли жизнеспособность, но и успешно интегрировались в ткань без признаков иммунного отторжения или токсичности.

Это стало первым убедительным доказательством того, что человеческие мини-органы могут приживаться в живых донорских структурах животных.

Органы будущего: как выращивают человеческие органоиды

В основе работы лежит технология выращивания органоидов — миниатюрных копий органов, созданных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека. Такие структуры обладают всеми основными типами клеток, характерными для настоящей почки, и способны воспроизводить её функции.

IBEC разработал масштабируемый метод, который позволяет производить тысячи органоидов одновременно. Для этого используются генетические маркеры, управляющие ростом и дифференцировкой клеток, что делает процесс быстрым и воспроизводимым.

Почему это важно? Традиционные методы создания органоидов ограничены малыми объёмами и высокой стоимостью. Массовое производство открывает путь к клиническому применению — от тестирования лекарств до разработки заменителей органов.

Преимущества новой технологии:

ускорение процесса пересадки и восстановления органов;
высокая точность интеграции тканей;
снижение вероятности отторжения;
доступность благодаря возможности масштабирования.

Можно ли будет использовать такие органы для людей? Исследователи осторожно отвечают: да, но после многолетних испытаний. Пока технология проверена только на животных моделях, однако результаты уже указывают на реальную перспективу трансплантации органоидов человеку.

Ex vivo и in vivo: две стадии проверки

В ходе эксперимента команда применила две разные модели. Сначала исследователи проводили испытания ex vivo - орган свиньи помещался в аппарат перфузии, поддерживающий циркуляцию крови при нормальной температуре тела. В этих условиях учёные внедряли органоиды и наблюдали, как они приживаются.

Следующий шаг — in vivo-тестирование, при котором почка с человеческими органоидами пересаживалась живому животному. Через сутки и двое анализы показали, что органоиды функционируют, не вызывая воспалительных реакций.

"Мы впервые увидели, что человеческие клетки могут гармонично встраиваться в свиную ткань, формируя стабильные структуры без иммунного конфликта", — уточнили авторы статьи.

Почему это достижение называют поворотным моментом? Потому что оно впервые объединяет две концепции — биоинженерное выращивание органов и межвидовую трансплантацию. Вместо выращивания целого органа с нуля теперь можно улучшать донорские органы, встраивая в них человеческие элементы.

Сравнение с предыдущими исследованиями показывает: до сих пор удавалось лишь кратковременно поддерживать жизнеспособность органоидов вне тела. Команда IBEC добилась функциональной интеграции, что открывает новый уровень в развитии трансплантологии.

Потенциал регенеративной медицины

Эта работа стала результатом более десяти лет исследований и обозначила новую эпоху в регенеративной медицине. Если технология подтвердит эффективность на людях, это решит одну из главных проблем современной медицины — нехватку донорских органов.

Сейчас тысячи пациентов по всему миру годами ждут пересадки почки. Возможность создавать гибридные органы, частично состоящие из собственных клеток человека, снимет барьер несовместимости и снизит риск отторжения.

Почему почка выбрана первой для испытаний? Этот орган наиболее часто нуждается в пересадке, а его функции относительно легко моделировать с помощью органоидов. Кроме того, почка обладает уникальной способностью к регенерации, что упрощает наблюдение за интеграцией тканей.

Учёные уже рассматривают возможность масштабирования метода для других органов — печени, поджелудочной железы и сердца. В перспективе такие органоиды смогут использоваться не только для пересадки, но и для лечения частичных повреждений - например, восстановления нефронов при хронической почечной недостаточности.

От лаборатории к клинике: путь и препятствия

Несмотря на впечатляющие результаты, до применения технологии в медицине предстоит долгий путь. Исследователи отмечают необходимость:

провести долгосрочные испытания на животных для оценки стабильности интеграции;
изучить иммунные риски при длительном взаимодействии тканей разных видов;
разработать стандарты безопасности генной инженерии при массовом производстве органоидов.

Что может помешать внедрению технологии? Главные препятствия — биоэтические ограничения и нормативное регулирование. Использование человеческих клеток в животных требует строгого контроля, чтобы исключить непредсказуемые последствия.

Тем не менее, исследователи уверены, что это направление станет фундаментом будущих клинических программ. Массовое выращивание органоидов уже признано ключевым направлением регенеративной медицины XXI века.