Через год после того, как ученые Университета в Буффало продемонстрировали, что можно производить миллионы зрелых клеток человека в эмбрионе мыши, они опубликовали подробное описание метода, чтобы другие лаборатории тоже могли это сделать.

Способность производить миллионы зрелых человеческих клеток в живом организме, называемом химерой, который содержит клетки двух видов, имеет решающее значение, если мы хотим, чтобы окончательная перспектива стволовых клеток лечила или излечивала человеческие болезни . Но для производства этих зрелых клеток человеческие примированные стволовые клетки должны быть преобразованы обратно в более раннее, менее развитое наивное состояние, чтобы человеческие стволовые клетки могли развиваться совместно с внутренней клеточной массой бластоцисты мыши .

Протокол, описывающий, как это сделать, был опубликован учеными UB в журнале Nature Protocols . Им было предложено опубликовать его из-за значительного интереса, вызванного первоначальной публикацией команды, описывающей их прорыв в мае прошлого года.

«Эта статья позволит многим ученым использовать эту новую платформу для изучения интересующих их заболеваний человека », — сказал Цзянь Фэн, доктор философии, профессор физиологии и биофизики в Школе медицины и биомедицинских наук Джейкобса в UB и старший автор . «Со временем это трансформирует биомедицинские исследования в сторону более эффективного использования системы моделей человека для непосредственного изучения практически любого врожденного состояния человека. Это будет стимулировать непредвиденные открытия и применения, которые могут коренным образом изменить наше понимание биологии и медицины человека».

Протокол позволит ученым создавать модели животных, которые, по словам Фэна, обеспечивают гораздо более реалистичную картину эмбрионального развития, чем когда-либо было возможно. Эти более реалистичные модели животных также могут раскрыть механизмы, лежащие в основе множества заболеваний, особенно тех, от которых страдают люди с рождения.

Лучшие модели мышей

«Этот пошаговый протокол принесет пользу всей области, позволив другим ученым использовать наши методы для создания химер для изучения человеческих болезней, в которых они являются экспертами», — сказал Фэн. «Это приведет к созданию более совершенных моделей мышей для различных заболеваний человека, таких как серповидноклеточная анемия, COVID-19 и многие другие, или различные нарушения развития человека». В документе показано, как создать наивные плюрипотентные стволовые клетки человека из существующих индуцированных плюрипотентные стволовые клетки, которые могут быть получены от пациентов с различными заболеваниями, как сгенерировать химеры мышь-человек с использованием этих клеток и как количественно определить количество человеческих клеток в химерах.

«Используя наш метод, теперь можно отслеживать развитие наивных плюрипотентных стволовых клеток человека в химерных эмбрионах мыши и человека в режиме реального времени», — сказал Фэн. Затем этими стволовыми клетками можно манипулировать генетически или фармакологически, что дает ценную информацию о развитии человека и заболеваниях.

«Например, можно пометить наивные плюрипотентные стволовые клетки человека, вставив зеленый флуоресцентный белок в ген гемоглобина, чтобы изучить развитие эритроцитов человека в химерах мышь-человек», — сказал Фенг.

Другое приложение — создание гуманизированных моделей мышей для изучения многих заболеваний человека.

«Эти мыши содержат важные человеческие клетки, ткани или даже органы, поэтому они более точно отражают состояние человека», — сказал Фэн. «С помощью нашего метода человеческие клетки создаются вместе с мышью во время развития мышиного эмбриона . Было бы лучше совпадение и отсутствие отклонений, потому что есть способы, которыми человеческие клетки могут быть созданы, где нет конкуренции со стороны их мыши. аналоги «.

Органы для трансплантации в будущем

По словам Фэна, позволяя другим улучшать и адаптировать метод для создания химер у более крупных животных, этот протокол также может привести к созданию человеческих органов для решения острой нехватки органов, доступных для трансплантации.

«Если наивные плюрипотентные стволовые клетки человека способны генерировать значительные количества зрелых человеческих клеток у других более крупных видов, то можно будет создавать человеческие ткани или даже человеческие органы у химерных животных», — пояснил Фэн.

Это было бы возможно с использованием комплементации бластоцисты, когда, как объяснил Фэн, нормальные плюрипотентные стволовые клетки одного вида могут воссоздать орган этого вида в бластоцисте другого вида, который был генетически модифицирован, чтобы не выращивать этот конкретный орган.

Фэн добавил: «В конечном счете, лучшее понимание того, как человеческие клетки развиваются и растут в химерах, может позволить создание человеческих клеток, тканей и органов в полностью искусственной системе и коренным образом изменить то, как мы лечим многие человеческие болезни. Исследования с использованием химер — это мост. это необходимо преодолеть, чтобы достичь такой возможности «.