В химерном эмбрионе человека и макаки человеческие клетки дифференцируются медленнее

Внедрение человеческих плюрипотентных стволовых клеток (hPSC) в эмбрионы других видов в будущем позволит выращивать органы и ткани человека в организмах животных в медицинских целях, в том числе для трансплантации. Межвидовые химеры создавали с 1970-х годов. Недавно вырастили человеческий эндотелий в эмбрионах свиньи и легкие в эмбрионах мыши. Однако вклад человеческих клеток в развитие организма был невелик, поэтому группа исследователей из Китая и США создала химеры с эволюционно более близким видом — макакой-крабоедом (Macaca fascicularis).

В шестидневные эмбрионы макаки вводили 25 индуцированных продленных плюрипотентных стволовых клеток человека (hEPSC). Такие клетки могут развиться как в зародышевые, так и во внезародышевые линии и лучше подходят для химер. Всего создали 132 химерных эмбриона, которые выращивали ex vivo. В этих условиях зародыши могут развиваться до 20 дней. Число эмбрионов с человеческими клетками постепенно уменьшалось, и на тринадцатый день после оплодотворения hEPSC оставались только в трети от изначального числа эмбрионов. Также скорость развития химерных эмбрионов была немного ниже, чем у контрольных. Больше всего hEPSC было в эпибласте (который даст начало трем зародышевым листкам), меньше в гипобласте и трофэктодерме (из которых разовьются в основном внезародышевые ткани).

Провели транскриптомный анализ клеток химерного эмбриона. Идентифицировали четыре кластера — эпибласт, гипобласт, трофэктодерма и мезенхимальные клетки из внезародышевых тканей, — в которые входили как обезьяньи, так и человеческие клетки. Это означает, что hEPSC в химерных зародышах могут дифференцироваться в различные типы эмбриональных клеток.

Человеческие клетки в химерных эмбрионах не идентичны клеткам из человеческих эмбрионов — на них влияет микросреда. Особую роль в этом процессе играют PI3K-Akt и MAPK-сигнальные пути. Впрочем, hEPSC сами влияют на эмбриональные клетки обезьяны.

Также анализ транскриптома показал, что человеческие клетки эпибласта в химерном эмбрионе развиваются медленнее, чем в человеческом, и медленнее, чем клетки эпибласта обезьяны в химерном или обезьяньем эмбрионе.

Опыты на человеческих эмбрионах или их клетках вызывают тревогу в обществе, поэтому все эксперименты с химерными эмбрионами были согласованы с экспертами-биоэтиками.