„Хуманизираните“ прасета ли са бъдещето на медицинските изследвания?

КРИСТОФЪР ТУГЪЛ И АДЕЛИН БОТЧЪР

Американската администрация по храните и лекарствата изисква всички нови лекарства да бъдат тествани върху животни преди употреба при хора. Свинете правят по-добри субекти в медицинските изследвания от мишките, тъй като са по-близки до хората по размер, физиология и генетичен състав .

През последните години нашият екип от Университета на Айова намери начин да направи прасетата още по-тясно място за хората. Успешно прехвърлихме компонентите на човешката имунна система в свине, които нямат функционална имунна система . Този пробив има потенциал да ускори медицинските изследвания в много области, включително изследвания за вируси и ваксини, както и терапия с рак и стволови клетки .

Съществуващи биомедицински модели

Тежката комбинирана имунна недостатъчност или SCID е генетично състояние, което причинява нарушено развитие на имунната система. Хората могат да развият SCID, както е драматизирано във филма от 1976 г. „ Момчето в пластмасовия балон .“ Други животни също могат да развият SCID, включително мишки.

Изследователите през 80-те години признават, че мишките SCID могат да бъдат имплантирани с човешки имунни клетки за по-нататъшно проучване. Такива мишки се наричат ​​„хуманизирани“ мишки и са оптимизирани през последните 30 години за изучаване на много въпроси, свързани с човешкото здраве.

Мишките са най- често използваното животно при биомедицински изследвания , но резултатите от мишките често не се отразяват добре на човешките реакции , благодарение на разликите в метаболизма , размера и различните клетъчни функции в сравнение с хората.

Нечовешките примати също се използват за медицински изследвания и със сигурност са по-близки възможности за хората. Но използването им за тази цел поражда множество етични съображения . Имайки предвид тези опасения, Националните здравни институти пенсионираха повечето си шимпанзета от биомедицински изследвания през 2013 г.

Търсят се алтернативни животински модели.

Свинете са жизнеспособна възможност за медицински изследвания поради приликите им с хората. И с широко разпространената си търговска употреба, прасетата са изправени пред по-малко етични дилеми, отколкото приматите. Всяка година над 100 милиона свине се избиват за храна в САЩ

Хуманизиращи прасета

През 2012 г. групи от държавния университет в Айова и държавния университет в Канзас, включително Джак Декерс, експерт по животновъдство и генетика и Реймънд Роуланд, специалист по болести по животните , откриха безразборно естествена генетична мутация при прасета, която причинява SCID. Чудехме се дали можем да развием тези свине, за да създадем нов биомедицински модел.

Нашата група работи в продължение на почти десетилетие, разработвайки и оптимизирайки SCID свине за приложения в биомедицински изследвания. През 2018 г. постигнахме двоен крайъгълен камък при работа с животинския физиолог Джейсън Рос и неговата лаборатория. Заедно разработихме по -имунокомпрометирано прасе от оригиналното SCID прасе – и успешно го хуманизирахме , като прехвърлихме култивирани човешки имунни стволови клетки в черния дроб на развиващите се прасенца.

По време на ранното развитие на плода имунните клетки се развиват в черния дроб, предоставяйки възможност за въвеждане на човешки клетки. Ние инжектираме човешки имунни стволови клетки във фетални свински черен дроб, като използваме ултразвуково изображение като ориентир . С развитието на свинския плод инжектираните човешки имунни стволови клетки започват да се диференцират – или да се променят в други видове клетки – и да се разпространяват в тялото на свинята. След като прасенцата SCID се родят, можем да открием човешки имунни клетки в кръвта, черния дроб, далака и тимусната жлеза. Това хуманизиране ги прави толкова ценни за тестване на нови медицински лечения.

Открихме, че човешките тумори на яйчниците оцеляват и растат при SCID прасета , което ни дава възможност да изследваме рака на яйчниците по нов начин. По същия начин, тъй като човешката кожа оцелява при прасета SCID , учените може да успеят да разработят нови методи за лечение на изгаряния на кожата. Други възможности за изследване са многобройни.

Ултрачистото съоръжение за биозадържане на свине SCID в Еймс, Айова. Adeline Boettcher, CC BY-SA

Прасета в балон

Тъй като при нашите прасета липсват основни компоненти на имунната им система, те са изключително податливи на инфекции и се нуждаят от специални жилища, за да помогнат за намаляване на излагането на патогени.

SCID свинете се отглеждат в балонни съоръжения за биозадържане . Помещенията с положително налягане, които поддържат по-високо въздушно налягане от околната среда, за да предпазят патогените, са съчетани с високо филтриран въздух и вода. Целият персонал трябва да носи пълни лични предпазни средства. Обикновено имаме от две до 15 прасета SCID и разплодни животни в даден момент. (Нашите животни за разплод нямат SCID, но те са генетични носители на мутацията, така че техните потомци могат да имат SCID.)

Както при всяко изследване върху животни, етичните съображения винаги са отпред и в центъра. Всички наши протоколи са одобрени от Институционалния комитет по грижа и употреба на животните от държавния университет на Айова и са в съответствие с Ръководството на Националния здравен институт за грижа и използване на лабораторни животни .

Всеки ден, два пъти на ден, нашите свине се проверяват от експерти, които следят здравословното им състояние и осигуряват ангажираност. Имаме ветеринарни лекари на повикване. Ако някое прасе се разболее и намесата на наркотици или антибиотици не подобри състоянието им, животните се хуманно евтаназират.

Нашата цел е да продължим да оптимизираме нашите хуманизирани SCID прасета, така че те да бъдат по-лесно достъпни за тестване на терапия със стволови клетки, както и за изследвания в други области, включително рак. Надяваме се, че разработването на модела SCID за свине ще проправи пътя за напредък в терапевтичните тестове, с дългосрочната цел да подобри резултатите при пациентите.

Adeline Boettcher спечели научната си докторска степен. работи по проекта SCID през 2019 г.

Кристофър Тугъл , професор по животновъдство, Държавен университет в Айова и Аделин Ботчър , технически писател II, Държавен университет в Айова

Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons. Прочетете оригиналната статия .

Глен Коен: Колко етично е да се проектират хибриди между хора и животни … ›

Япония създава прасе, което отглежда човешки органи – Голяма мисъл ›

 авторизиран превод Мария Спасова- Герасова