Do tworzenia chimer naukowcy wykorzystują tzw. indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPS lub iPSCs). To komórki pobrane od dorosłych ludzi (a nie np. z tkanek płodów) i „unieśmiertelnione” w laboratorium.

Chimery tworzy się poprzez wprowadzenie iPS jednego gatunku, np. człowieka, do wyhodowanego w warunkach in vitro embrionu innego gatunku. Procedura musi być przeprowadzona na wczesnym etapie rozwoju zarodkowego, jeszcze przed wykształceniem się układu odpornościowego, który zwalczyłby obce tkanki.

Japończycy znieśli zakaz prac nad ludzko-zwierzęcymi zarodkami

Obecnie prawo Stanów Zjednoczonych oraz większości krajów Europy ogranicza, ze względów bioetycznych, tworzenie chimer ludzko-zwierzęcych. Badania nad nimi są co prawda prowadzone, jednak stworzone zarodki nie mogą rozwinąć się do etapu, na którym wykształca się układ nerwowy.

W 2019 r. Japonia zniosła zakaz eksperymentów nad embrionami zwierzęcymi zawierającymi ludzkie komórki, stając się w kolejnych latach pionierem prac badawczych nad chimerami. – Należy wprowadzać zmiany krok po kroku, zachowując ostrożność, ponieważ umożliwi to dialog ze społeczeństwem, które odczuwa obawy i niepokój – komentował decyzję władz bioetyk prof. Tetsuya Ishii z Uniwersytetu Hokkaido.

Prof. Hiromitsu Nakauchi, kierujący zespołami badawczymi na Uniwersytecie Tokio oraz Uniwersytecie Stanforda, od wielu lat pracuje nad hodowaniem ludzkich komórek w embrionach myszy i szczurów. Wytworzone in vitro chimery mogą być następnie umieszczane w macicach matek zastępczych.

Celem prac prof. Nakauchi jest stworzenie zwierząt mających niektóre organy zbudowane całkowicie z ludzkich tkanek. Kolejnym etapem zaplanowanych eksperymentów jest hodowanie hybrydowych świńsko-ludzkich zarodków przez 70 dni.

Nie wiadomo dokładnie, gdzie trafią ludzkie komórki

Prace japońskiego profesora budzą wątpliwości wielu bioetyków. Naukowcy nie potrafią obecnie całkowicie kontrolować tego, gdzie w zarodku rozwiną się pluripotencjalne komórki macierzyste. Oznacza to, że w trakcie hodowania w zarodku świni ludzkiej trzustki może również zostać wytworzony fragment mózgu.

„Staramy się tworzyć narządy w ukierunkowany sposób tak, aby komórki ludzkie trafiały tylko do trzustki” – twierdzi prof. Nakauchi. Jego zespół badawczy ma rzeczywiście na koncie spore sukcesy w tej dziedzinie. Naukowcy osiągnęli selektywny rozwój trzustki z komórek macierzystych myszy wprowadzonych do embrionu szczura. Było to możliwe, ponieważ wcześniej w zarodkach szczurzych zablokowano geny niezbędne do wytworzenia tego narządu. Komórki iPS myszy zajęły więc wolną niszę, budując trzustkę.

W 2017 r. prof. Nakauchi wraz ze współpracownikami ogłosił narodzenie się szczurów z trzustkami składającymi się w całości z mysich komórek. Organy te następnie przeszczepiono myszom. Okazało się, że tak wytworzona trzustka jest w stanie skutecznie kontrolować poziom cukru zwierząt z cukrzycą typu 1.

Kontrowersyjne badania: ludzkie komórki w małpich embrionach

W kwietniu 2021 r. międzynarodowy zespół naukowców ogłosił, że udało się mu stworzyć chimery z małpich i ludzkich komórek. To istotny kamień milowy w dziedzinie prac nad hybrydowymi zarodkami.

Badacze wprowadzili do 132 embrionów makaka jawajskiego ludzkie komórki macierzyste, a następnie obserwowali rozwój tkanek i organów. Spośród wszystkich stworzonych chimer trzy przeżyły do 19 dnia po zapłodnieniu.

– Ludzkie komórki namnażały się i różnicowały – w różnym stopniu, ale we wszystkich embrionach, do których zostały wprowadzone – podsumowuje wyniki Juan Carlos Izpisua Belmonte, biolog rozwojowy z Instytutu Salka.

Czy warto eksperymentować na takich zarodkach?

Także i te badania prowadzą do dylematów bioetycznych. – Opublikowane wyniki stanowią dramatyczną demonstrację zdolności ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych do włączenia się do zarodków makaka jawajskiego – komentuje prof. Magdalena Zernicka-Goetz, biolog rozwojowy z Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego.

Uczona podkreśla, że zespół naukowców miał problem z kontrolą rozwoju ludzkich tkanek w zwierzęcym embrionie. Oznacza to, że w przyszłości mogłoby dojść do wyhodowania w laboratorium małpy posiadającej ludzkie komórki w mózgu.

Autorzy odkrycia twierdzą, że celem ich pracy jest zrozumienie, w jaki sposób komórki pokrewnych gatunków komunikują się ze sobą w zarodku podczas jego wczesnej fazy wzrostu. Zdobytą wiedzę zamierzają wykorzystać przy tworzeniu hybrydowych zarodków składających się z komórek daleko spokrewnionych ze sobą zwierząt.

Nie są to więc badania prowadzące do opracowania nowych terapii dla ludzi. Wielu naukowców i bioetyków podważa sens przeprowadzania takich eksperymentów z blisko spokrewnionymi z człowiekiem naczelnymi. Zwierzęta te są bardziej rygorystycznie chronione prawnie niż gryzonie i świnie. Wykorzystanie ich do hodowania ludzkich narządów przeznaczonych do przeszczepów jest więc mało prawdopodobne.