Ученые вырастили свиней с "очеловеченными" органами

Американские генетики представили публике первых "очеловеченных" свиней, чья ДНК полностью была очищена от ретровирусов, опасных для человека, что позволяет использовать их органы для пересадки в тело пациентов, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.  

"Органы свиней похожи на их человеческие аналоги по своим размерам и принципам работы, и их можно выращивать в большом числе для трансплантации. Сейчас это не делается по двум причинам – из-за несовместимости  свиней и человека на уровне иммунных систем и возможности заражения людей ретровирусами, присутствующими в ДНК животного", — пишут Джордж Черч (George Church) из Гарвардского университета (США) и его коллеги.

Два года назад Черч и его коллеги сделали первый шаг в сторону ликвидации этих проблем, научившись массово редактировать и удалять отдельные участки ДНК в их клетках, представляющих потенциальную угрозу для нашего организма.

Одними из них, как рассказывают ученые, являются так называемые PERV-ретровирусы, которым удалось "окопаться" и закрепиться в геноме свиней многие тысячи и миллионы лет назад. Эти патогены не представляют угрозы для самого животного, однако они, как показали опыты Черча в прошлом, могут легко проникать в клетки человека после пересадки свиного органа и заражать их.

Проблема заключается в том, что эти ретровирусы встроены в ДНК свиньи и являются ее неотделимой составной частью. Это не позволяет защитить животное от них – оно изначально является их носителем, и делает почти невозможным их "хирургическое" удаление, так как геном животного содержит в себе десятки копий PERV.

Черч и его коллеги смогли решить эту проблему, используя CRISPR/Cas9 — новейшую систему редактирования генома, открытую европейскими и гарвардскими молекулярными биологами в 2013 году. Она позволяет почти со 100% точностью удалять или заменять произвольные короткие участки в ДНК животных или бактерий, не нарушая работу других генов и сегментов генома.

Используя эту систему, группа Черча смогла вырезать из генома свиней все 62 версии PERV из генома свиньи, в результате чего ее клетки начали в тысячу раз реже передавать PERV-вирусы при пересадке в человеческие ткани, чем они делали раньше. Это, как утверждает Черч, сделало их намного безопаснее для человека и менее заметными для иммунной системы.

Еще два года назад Черч отмечал, что его лаборатория уже вырастила несколько эмбрионов с отключенными PERV-вирусами, и пообещал превратить их в полноценных животных к концу 2016 года. Американский генетик сдержал свое обещание и представил сегодня публике первых свиней, чья ДНК была на 100% очищена от ретровирусов.

Для этого ученым пришлось разработать новую методику ввода CRISPR/Cas9 в клетки свиней, которая предотвращала их "самоликвидацию" после массового удаления большого числа участков ДНК, и преодолеть массу других проблем, связанных с редактированием генома эмбрионов, выращенных из этих клеток.

Имплантировав выжившие эмбрионы в утробу суррогатных матерей, ученые получили три десятка здоровых поросят, чьи органы были полностью очищены от PERV и пригодны для имплантации в организм человека с подавленной иммунной системой. Дальнейшие эксперименты с этими поросятами, как надеются Черч и его команда, помогут  понять, как можно отключить гены, связанные с несовместимостью иммунных систем, и защитить органы свиней от отторжения после пересадки.