Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

Araştırmacılar böbreklere odaklandı çünkü böbrekler ilk gelişen organlardan biri ve aynı zamanda insan tıbbında en sık nakledilen organ.

Çin Bilimler Akademisi, Guangzhou Biyotıp ve Sağlık Enstitüleri'nden kıdemli yazar Liangxue, "Farelerde fare organları üretildi ve sıçanlarda fare organları üretildi, ancak domuzlarda insan organlarını büyütmeye yönelik önceki girişimler başarılı olmadı" diyor. ve Wuyi Üniversitesi. "Yaklaşımımız, insan hücrelerinin alıcı dokulara entegrasyonunu geliştiriyor ve domuzlarda insan organları yetiştirmemize olanak tanıyor."

İnsan kök hücrelerini domuz embriyolarına entegre etmek zorlu bir işti çünkü domuz hücreleri insan hücrelerini geride bırakıyor ve domuz ile insan hücrelerinin farklı fizyolojik ihtiyaçları var. Guangzhou Biyotıp ve Sağlık Enstitüleri'nden kıdemli yazar Guangjin Pan, "Türler arası kimeradaki son derece düşük verimliliğin üstesinden gelebilecek mekanizmalar üzerinde çalışıyoruz" diyor. "Hücre rekabetini kolaylaştırarak türler arası kimera oluşumunu artıran birkaç kritik faktör belirledik."

Takımın tekniği üç temel bileşene bağlıdır:

• İlk olarak, domuz embriyosu içinde bir niş yarattılar, böylece insan hücreleri domuz hücreleriyle rekabet etmek zorunda kalmayacaktı. CRISPR kullanarak tek hücreli bir domuz embriyosunun böbrek gelişimi için gerekli olan iki genin eksik olmasını sağlayacak genetik mühendisliği yaptılar.
• İkincisi, araştırmacılar, apoptozu geçici olarak durdurarak entegrasyona daha uygun ve kendi kendini yok etme olasılıklarını daha düşük hale getirmek için insan pluripotent kök hücrelerini (herhangi bir hücre tipine dönüşme potansiyeline sahip hücreler) tasarladılar. Daha sonra bu hücreleri özel bir ortamda kültürleyerek erken insan embriyonik hücrelerine benzeyen "saf" hücrelere dönüştürdüler.
• Üçüncüsü, gelişmekte olan embriyoları vekil dişi domuzlara yerleştirmeden önce araştırmacılar, kimeraları hem insan hem de domuz hücrelerine benzersiz besinler ve sinyaller sağlayacak şekilde optimize edilmiş koşullarda yetiştirdiler; çünkü bu hücrelerin genellikle farklı ihtiyaçları vardır.

Araştırmacılar toplamda 1.820 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 beş kimerik embriyo topladılar (implantasyondan 25. günde iki ve 28. günde üç) ve bunların gelişim aşamalarına göre yapısal olarak normal böbreklere sahip olduklarını ve %50-60'ının insan hücrelerinden oluştuğunu buldular. 25-28. günde böbrekler mezonefroz aşamasındaydı (böbrek gelişiminin ikinci aşaması); sonunda böbreği mesaneye bağlayan üreterlere dönüşecek olan tübüller ve hücre tomurcukları oluşturmuşlardıEkip 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 Enstitüleri'nden kıdemli yazar Zhen Dai, "Domuz embriyosunda bir niş yaratırsanız, insan hücrelerinin doğal olarak bu alanlara girdiğini bulduk" diyor. "Beyinde ve omurilikte yalnızca çok az sayıda insan sinir hücresi gördük ve genital bölgede hiç insan hücresi görmedik, bu da insan pluripotent kök hücrelerinin germ hücrelerine farklılaşmadığını gösteriyor." Araştırmacılar, gelecekteki çalışmalarda test edilebilecek insan pluripotent kök hücrelerindeki daha fazla genin devre dışı bırakılmasıyla bunun daha da önlenebileceğini söylüyor.

Artık insan-domuz kimeralarında insanlaştırılmış böbreklerin yetiştirilmesi için koşulları optimize ettikleri için ekip, böbreklerin daha uzun bir süre boyunca gelişmesine izin vermek istiyor. Ayrıca domuzlarda kalp ve pankreas dahil diğer insan organlarını da üretmeye çalışıyorlar.

Uzun vadeli hedef, bu teknolojiyi insan organ nakli için optimize etmektir, ancak araştırmacılar işin karmaşık olacağını ve uzun yıllar sürebileceğini kabul ediyor. 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 geliyordu ve bu, eğer bir nakil senaryosunda kullanılırlarsa organ reddine neden olabilirdi.

Kıdemli, "Organlar tek bir hücre soyundan oluşmadığı için, her şeyin insandan geldiği bir organa sahip olmak için muhtemelen domuzları çok daha karmaşık bir şekilde tasarlamamız gerekecek ve bu da bazı ek zorlukları da beraberinde getiriyor" diyor yazar Miguel A. Esteban, Guangzhou Biyotıp ve Sağlık Enstitüleri'nden.

Bu arada bu teknoloji insan organlarının gelişimini ve gelişimsel hastalıkları incelemek için de kullanılabilir.

Esteban, "Klinik uygulama için rafa kaldırılabilecek organ yapımının geç aşamasına gelmeden önce, bu yöntem insan gelişimini incelemek için bir pencere sağlıyor" diyor. "Enjekte ettiğiniz insan hücrelerini takip edebilir ve onları manipüle ederek hastalıkları ve hücre soylarının nasıl oluştuğunu inceleyebilirsiniz."

ALPEREN BİÇER

1.     Jiaowei Wang, Wenguang Xie, Nan Li, Wenjuan Li, Zhishuai Zhang, Nana Fan, Zhen Ouyang, Yu Zhao, Chengdan Lai, Hao Li, Mengqi Chen, Longquan Quan, Yunpan Li, Yu Jiang, Wenqi Jia, Lixin Fu, Md. Abdul Mazid, Yanling Zhu, Patrick H. Maxwell, Guangjin Pan, Miguel A. Esteban, Zhen Dai, Liangxue Lai. Embriyo tamamlama yoluyla indüklenmiş pluripotent kök hücrelerden domuzlarda insanlaştırılmış bir mezonefrozun üretilmesi . Hücre Kök Hücresi , 2023; 30 (9): 1235 DOI: 10.1016/j.stem.2023.08.003