A quimera de ratos e camundongos mostra o desenvolvimento normal do embrião (B) e órgãos internos: rins, coração, fígado, pulmões, pâncreas e cérebro dentro do organismo hospedeiro (C)A pluripotência é uma propriedade única das células-tronco embrionárias que podem se transformar em qualquer um dos 200 tipos conhecidos de células somáticas, de acordo com um determinado programa de desenvolvimento embrionário e outras condições. Os cientistas aprenderam a pegar essas células de embriões humanos e cultivá-las em laboratório. Numerosas experiências mostraram que, neste caso, as células pluripotentes mantêm a capacidade de se diferenciar em qualquer tipo de célula, incluindo espermatozóides e óvulos.
Mas no laboratório é muito difícil cultivar um órgão completo a partir de células-tronco, já que é quase impossível recriar a fisiologia humana a partir do zero. Os cientistas ainda não sabem como programar células com tanta precisão. Precisamos de um ambiente natural em que o programa para o desenvolvimento de células no órgão desejado seja ativado. Um embrião ideal seria um embrião humano ou primata, mas tais ensaios são proibidos por lei. Portanto, os cientistas descobriram uma saída no uso de embriões de animais fisiologicamente próximos dos seres humanos - porcos e gado. Nos países desenvolvidos, ainda são permitidas experiências com esses embriões.
Para resolver este problema, as quimeras são perfeitamente adequadas - organismos constituídos por células geneticamente heterogêneas. Dentro das quimeras, órgãos de outro organismo podem ser cultivados. Várias
dessas experiências foram realizadas por um grupo de cientistas do Instituto Salk de Pesquisa Biológica (Califórnia). Em particular, eles conseguiram criar pela primeira vez a quimera de um embrião de porco com o início dos órgãos humanos.
As quimeras são organismos muito interessantes do ponto de vista científico. Eles podem ser uma ferramenta valiosa para pesquisas científicas com a capacidade de usá-los em ensaios clínicos e para transplante de órgãos.
Agora a situação com os órgãos doadores é muito tensa. Por exemplo, o tempo médio de espera para um rim é de cerca de 10 anos. O tempo médio de vida em diálise é de 5 anos. Se a técnica de cultivar quimeras for trazida à mente, um rim adequado poderá crescer muito mais rapidamente enquanto a pessoa ainda estiver viva.
Usando a técnica de edição genética CRISPR-Cas9 e as mais recentes tecnologias de processamento de células-tronco, os cientistas implantaram com sucesso células-tronco no embrião e desenvolveram vários órgãos de ratos - pâncreas, coração e olhos - no corpo do mouse. Este experimento confirmou a possibilidade conceitual de tal método para a obtenção de órgãos doadores.
Os pesquisadores então implantaram células humanas pluripotentes em embriões de porco, examinando o desenvolvimento de tecidos e órgãos humanos. Este é o primeiro passo para pesquisas mais detalhadas sobre o cultivo de órgãos humanos em outros organismos, adequados em tamanho, fisiologia e anatomia.
As células recuperadas de suas células-tronco pluripotentes de ratos se desenvolvem no coração de um embrião de camundongo geneticamente modificadoEm 2015, uma equipe de cientistas liderada por Ispisua Belmonte criou a primeira quimera para monitorar o desenvolvimento de células humanas em um embrião de rato não viável. Agora eles foram além, aplicando a técnica de edição genética CRISPR-Cas9 para especificar o desenvolvimento de células pluripotentes em órgãos específicos.
Usando a edição genética CRISPR-Cas9, os cientistas mudaram o embrião hospedeiro desativando os genes responsáveis pelo desenvolvimento de um órgão específico - por exemplo, o pâncreas. Em seguida, as células-tronco de outro animal (rato) com o gene do pâncreas ativo são colocadas no embrião. O próprio embrião se desenvolve absolutamente normalmente no corpo de uma mãe de aluguel, com exceção do fato de ele ter um pâncreas estranho.
Exatamente as mesmas experiências foram realizadas com outros órgãos da quimera de ratos e camundongos - os olhos e o coração. Os cientistas também descobriram que células pluripotentes de ratos inesperadamente formaram uma vesícula biliar no embrião de camundongo, um órgão que está ausente em ratos. Isso indica que as células doadoras pluripotentes são fortemente influenciadas pelo organismo hospedeiro e adotam seus programas de desenvolvimento.
No entanto, criar um órgão humano em um porco não será fácil. Os cientistas prestam atenção a várias dificuldades que surgem ao atravessar organismos vivos muito diferentes, como seres humanos e porcos. Tais dificuldades estão ausentes no cultivo de órgãos em organismos geneticamente relacionados. Por exemplo, em uma pessoa e um porco, o período de gestação de um feto varia muito (em um porco, 112 dias).
No entanto, foi realizado um experimento com órgãos humanos em embriões de porco. Os precursores de tecidos humanos começaram a ser criados e desenvolvidos até as quatro semanas de idade do embrião, embora não com taxas de sucesso como as quimeras de ratos e camundongos. Apenas um pequeno número de células sobreviveu - e elas obviamente não se desenvolveram em algo viável. O experimento foi interrompido para avaliar a segurança e a eficácia da tecnologia.
Ao cultivar quimeras em escala industrial, as pessoas podem resolver em grande parte o problema da falta de órgãos para transplante. Milhões de porcos podem ser criados com fígado, pâncreas e rins humanos.
Os cientistas reconhecem que o objetivo final da pesquisa com quimeras pode ser o cultivo de órgãos e tecidos humanos em escala industrial, mas essa é uma perspectiva muito distante. Nos próximos anos, a pesquisa nesta área é de importância teórica e não prática. Eles darão uma melhor compreensão do desenvolvimento embrionário humano e ajudarão a estudar algumas doenças que não podem ser estudadas de outra forma.
O trabalho científico foi
publicado em 26 de janeiro de 2017 na revista
Cell (doi: 10.1016 / j.cell.2016.12.036).
Num futuro próximo, a pesquisa continuará se as autoridades não os proibirem. Recentemente, organizações religiosas e públicas de natureza conservadora têm
protestado contra tais experimentos.