Domuzlara insanlaştırılmış böbrek yerleştirildi

Organ kıtlığı, organ naklinin ilerlemesini sekteye uğratıyor… Zorlu bir yol olmakla beraber buna bir çözüm, “diğer büyük memelilerde insan organları üretmek olabilir” diyen araştırmacılar, insan ve domuz hücrelerinin bir kombinasyonunu içeren kimerik embriyoları başarıyla yarattı. Taşıyıcı domuz annelere aktarıldığında gelişen insanlaştırılmış böbrekler, 28 gün sonra normal yapıya ve tübül oluşumuna sahip oldu. Bilim insanları başka bir türün içinde sağlam bir insanlaştırılmış organ yetiştirmeyi ilk kez başardı. Önceki çalışmalarda ise domuzlarda kan veya iskelet kası gibi insan dokularını üretmek için benzer yöntemler kullanılmıştı.

ÇİN ÜNİVERSİTESİ ÇALIŞMASI

Araştırma sonuçları, Cell Stem Cell'de "Embriyo Tamamlama Yoluyla Uyarilmıs Çok Potansiyelli Kök Hücrelerden Domuzlarda İnsanlaştırılmış Mezonefrozun Oluşturulması" başlığıyla yayımlandı.

Çin Bilimler Akademisi ve Wuyi Üniversitesi Guangzhou Biyotıp ve Sağlık Enstitüleri baş araştırmacısı Prof. Dr. Lai Liangxue, “Farelerde fare organları ve sıçanlarda fare organları üretildiğini, ancak domuzlarda insan organları yetiştirmeye yönelik önceki girişimlerin başarılı olmadığına" dikkat çekti. Bilim insanlarının yaklaşımları, insan hücrelerinin alıcı dokulara uyumunu geliştirmekte ve domuzlarda insan organları yetiştirmelerine olanak sağlıyor.

HÜCRE REKABETİNİ KOLAYLAŞTIRIYOR

Dr. Pan insan kök hücrelerini domuz embriyolarına entegre etmenin zorlu bir iş olduğunu çünkü domuz hücrelerinin insan hücrelerini geride bıraktığını, bunun nedeninin domuz ve insan hücrelerinin farklı fizyolojik ihtiyaçları olduğunu vurguladı. Bilim insanları türler arası kimeradaki son derece düşük verimliliğin üstesinden gelmek için mekanizmalar üzerinde çalışıyor. Araştırmacılar hücre rekabetini kolaylaştırarak türler arası kimera oluşumunu artıran birkaç kritik faktör belirledi.

Araştırma ekibi, üstün “niş içi rekabetçiliğe" sahip insan hücreleri üretmek için, optimize edilmiş çok potansiyelli kök hücre kültürü koşullarını, iki hayatta kalma yanlısı genin (MYCN ve BCL2) aşırı ifade edilmesi ile birleştirdi. Hücreler, böbrek gelişimi için gerekli olan SIX1 ve SALL1 genlerinden yoksun nefrik kusurlu domuz embriyolarına yerleştirildi.

EMBRİYOLAR BÖBREK ÜRETTİ

Araştırmacılar bin 820 embriyoyu 13 taşıyıcı anneye aktardı. 25 veya 28 gün sonra hamileliği sonlandırdılar ve kimeraların başarılı bir şekilde insanlaştırılmış böbrekler üretip üretmediğini değerlendirmek için embriyoları çıkardılar.

Araştırmacılar analiz için implantasyondan 25. günde 2 ve 28. günde 3 olmak üzere 5 kimerik embriyo topladılar. Sonuçta, bunların gelişim aşamalarına göre yapısal olarak normal böbreklere sahip oldukları ve %50-60'ının insan hücrelerinden oluştuğu anlaşıldı. 25-28. günlerde böbrekler mezonefroz aşamasındaydı ki, bu böbrek gelişiminin ikinci aşamasıydı. Sonunda böbreği mesaneye bağlayan üreterlere dönüşecek olan tübüller ve hücre tomurcukları oluşturmuşlardı.

SİNİR HÜCRELERİ SIRADA

Araştırma ekibi ayrıca, insan hücrelerinin embriyo boyunca diğer dokulara katkıda bulunup bulunmadığını da araştırdı. Özellikle sinir veya germ hattı dokularında bol miktarda insan hücresi bulunursa ve domuzlar doğurganlığa getirilirse, bunun etik sonuçları olabilir. İnsan hücrelerinin çoğunlukla böbreklerde lokalize olduğunu, embriyonun geri kalanının ise domuz hücrelerinden oluştuğunu gösterdiler.

Guangzhou Biyotıp ve Sağlık Enstitüsü’den Prof. Dr. Zhen Dai, “Domuz embriyosunda bir niş yaratıldığında, insan hücrelerinin doğal olarak bu alanlara girdiğini bulduklarını” kaydetti. Beyinde ve omurilikte yalnızca çok az sayıda insan sinir hücresi görüldü ve genital bölgede hiç insan hücresi görülmedi. Bu da insan çok potansiyelli kök hücrelerinin germ hücrelerine farklılaşmadığını gösteriyor. Araştırmacılar, gelecekteki çalışmalarda test edilebilecek insan çok potansiyelli kök hücrelerinde daha fazla genin devre dışı bırakılmasıyla bunun daha fazla önlenebileceğini ifade ediyor.

GELECEKTEKİ TEKNOLOJİ

Araştırma ekibi böbreklerin daha uzun süre gelişmesine izin vermek istiyor. Ayrıca domuzlarda kalp ve pankreas da dahil olmak üzere diğer insan organlarını üretmek için de çalışıyorlar. Uzun vadeli hedef, bu teknolojiyi insan organ nakli için optimize etmek. Bir domuzda tamamen işlevsel insanlaştırılmış bir organın yetiştirilmesi bazı ek adımlar gerektirecektir, çünkü organlar birden fazla hücre ve doku türünden oluşur. Bu çalışmada araştırmacılar yalnızca bir hücre alt kümesi için bir niş oluşturdu. Bu, böbreklerin domuzdan türetilmiş damar hücrelerine sahip olduğu anlamına geliyor. Eğer bir nakilde kullanılırlarsa organ reddine neden olabilir.

Guangzhou Biyotıp ve Sağlık Enstitüleri baş araştırmacısının açıklamasında, “Organlar tek bir hücre soyundan oluşmadığı için, her şeyin insandan geldiği bir organa sahip olmak için muhtemelen domuzları çok daha karmaşık bir şekilde tasarlamaları gerekeceğine ve bunun da bazı ek zorlukları da beraberinde getireceğine” dikkat çekildi.

Baş araştırmacı Prof. Dr. Esteban, klinik uygulama için rafta bulunabilecek organları yapma konusuna geçmeden önce, bu yöntemin insan gelişimini incelemek için bir pencere sağladığını vurgulayarak sözlerine “Enjekte ettikleri insan hücrelerini takip edebileceklerini, onları manipüle ederek hastalıkları ve hücre soylarının nasıl oluştuğunu inceleyebileceklerini” ekledi.

Orijinal Makale Erişim Sayfası: https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S1934-5909%2823%2900286-2
Kaynak: Cell Stem Cell 30, 1235–1245, September 7, 2023