Des chimères d'humain et d'animal en production

Bravant l'interdiction de financement mis en place par la meilleure agence de santé de l'Amérique, certains centres de recherche américains progessent avec des tentatives de développer un tissu humain à l'intérieur de porcs et de moutons, avec l'objectif de créer cœur, foie, ou autres organes nécessaires pour les transplantations.

L'effort pour incuber les organes des animaux d'élevage est éthiquement chargé, car il consiste à ajouter des cellules humaines à des embryons d'animaux d'une manière qui pourrait brouiller la ligne entre les espèces.

En septembre dernier, dans un renversement de la politique antérieure, le National Institutes of Health a annoncé qu'il ne soutiendrait pas d'études portant sur ​​ces «chimères humains-animaux" jusqu'à ce qu'il n'ait examiné de plus près les implications scientifiques et sociales.

L'agence, dans un communiqué, a déclaré qu'elle était inquiète de la possibilité que «l'état cognitif» des animaux puisse être modifié s'ils ont des cellules du cerveau humain.

L'action NIH a été déclenchée après avoir appris que les scientifiques avaient commencé ces expériences avec le soutien d'autres sources de financement, y compris de l'organisme de cellules souches de la Californie. Les mélanges humains-animaux sont créés par l'injection de cellules souches humaines dans des embryons d'animaux, puis par la gestation en femelles du bétail.

Basé sur des entretiens avec trois équipes, deux en Californie et un dans le Minnesota, MIT Technology Review estime qu'environ 20 grossesses de chimères porcs-humains ou moutons-humains ont été établies au cours des 12 derniers mois aux États-Unis, bien que jusqu'à présent, aucun document scientifique décrivant le travail n'ait été publié, et qu'aucun des animaux n'ait été porté à terme.



L'étendue de la recherche a été divulguée en partie au cours des présentations faites au Maryland le campus du NIH en Novembre à la demande de l'agence. Un chercheur, Juan Carlos Belmonte Izpisúa du Salk Institute, a montré des données inédites sur plus d'une douzaine  d'embryons de porc contenant des cellules humaines. Un autre, de l'Université du Minnesota, a fourni des photographies d'un foetus porc-humain de 62 jours. L'apport génétique humain aurait renversé un défaut oculaire congénital du porc.

Les expériences reposent sur une fusion de pointe des technologies, y compris les récentes percées dans les techniques de biologie de cellules souches et d'édition de gènes. Par des gènes modificateurs, les scientifiques peuvent maintenant facilement changer l'ADN dans des embryons de porc ou de mouton, de sorte qu'ils sont génétiquement incapables de former un tissu spécifique. Puis, en ajoutant des cellules souches à partir d'une personne, ils espèrent que les cellules humaines prendront en charge le travail de formation de l'organe manquant, qui pourrait ensuite être récolté à partir de l'animal destiné à être utilisé dans une opération de transplantation.

"Nous pouvons faire un animal sans cœur. Nous avons conçu des porcs qui manquent de muscles squelettiques et les vaisseaux sanguins », explique Daniel Garry, un cardiologue qui dirige un projet de chimère à l'Université du Minnesota. Bien que ces porcs ne sont pas viables, ils peuvent se développer correctement si quelques cellules sont ajoutées à partir d'un embryon de porc normal. Garry dit qu'il a déjà mélangé deux porcs de cette façon et a remporté une subvention de 1,4 million $ de l'armée américaine, qui finance des recherches biomédicales, pour essayer de faire pousser les cœurs humains chez le porc, récemment.

Parce que les chimères pourraient fournir une nouvelle offre d'organes pour les patients dans le besoin et aussi conduire à des découvertes fondamentales, les chercheurs dont Garry disent qu'ils ont l'intention d'aller de l'avant malgré la position NIH. En Novembre, il était l' un des 11 auteurs qui ont publié une lettre critiquant l'agence pour la création d'une «menace au progrès» qui jette une ombre négative sur leur travail.

Le souci est que les animaux pourraient se révéler être un peu trop humains, et se retrouver avec les cellules reproductrices humaines, des plaques de cheveux humains, ou tout simplement une intelligence supérieure. "Nous ne sommes pas près de l'île du docteur Moreau, mais la science avec rapidement", a déclaré NIH éthicien David Resnik lors de la réunion Novembre de l'agence. "Le spectre d'une souris intelligente coincé dans un laboratoire quelque part en criant « Je veux sortir » serait très troublant pour les gens."



La chance qu'un animal gagne la conscience humaine est probablement mince; leurs cerveaux sont tout simplement trop différent, et beaucoup plus petit. Même si, à titre de précaution, les chercheurs travaillant avec des chimères d'animaux d'élevage ne se sont pas encore permis de naissances complètes, mais font la collecte de fœtus dans le but de recueillir des informations préliminaires sur l'appréciation de la contribution des cellules humaines sur les corps animaux.

Hiromitsu Nakauchi, un biologiste de cellules souches à l'Université de Stanford, a commencé à essayer de faire des chimères humains-moutons cette année. Il dit que, jusqu'ici, la contribution des cellules humaines pour les corps des animaux semble être relativement faible. "Si l'étendue des cellules humaines est de 0,5 pour cent, il est très peu probable d'obtenir la pensée de porcs ou des moutons qui se tiennent debout", dit-il. "Mais si elle est grande, comme 40 pour cent, alors nous aurions à faire quelque chose à ce sujet."

D'autres types de chimères humains-animaux sont déjà largement utilisés dans la recherche scientifique, y compris les souris «humanisées» dotés d'un système immunitaire humain. Ces animaux sont créés en ajoutant des morceaux de foie et le thymus d'un fœtus humain (recueilli après un avortement) à une souris après sa naissance.

La nouvelle ligne de recherche va plus loin, car elle consiste à placer des cellules humaines dans un embryon animal au plus tôt, quand il est une sphère de seulement une douzaine de cellules dans un plat de laboratoire. Ce processus, appelé "complémentation de l'embryon," est important parce que les cellules humaines peuvent se multiplier, se spécialiser, et contribuer potentiellement à une partie du corps de l'animal comme elle se développe.

En 2010, tout en travaillant au Japon, Nakauchi a utilisé la méthode de complémentation de l'embryon pour montrer qu'il pourrait générer des souris avec un pancréas fait entièrement de cellules de rat. "Si cela fonctionne comme il le fait chez les rongeurs," dit-il, «nous devrions pouvoir avoir un cochon avec un organe humain."

Bien que Nakauchi était un scientifique vedette, les régulateurs japonais ont été lents à approuver son idée de chimères homme et cochon, et devant la critique, en 2013, Nakauchi a décidé de déménager aux États-Unis, où aucune loi fédérale limite la création de chimères. Stanford a été en mesure de le recruter à l'aide d'une subvention de 6 millions $ de l'Institut de médecine régénérative Californie, un organisme d'État a mis en place il y a dix ans pour contourner l'ingérence politique de Washington.

Bien que l'interdiction de financement du NIH n'a pas d'incidence sur Nakauchi, cela a mis de la pression sur les chercheurs pour expliquer le but de leur travail. "Je veux vous montrer quelques chimères," dit Nakauchi quand je me suis rendu son laboratoire à Stanford le mois dernier. Il a ouvert la porte à une petite pièce contenant des incubateurs où les embryons chimériques sont stockés. Parce qu'un embryon précoce est presque invisible à l'œil humain, la salle abrite des microscopes spéciaux équipés de micro-aiguilles utilisées pour injecter les cellules humaines en eux.

Le type de cellules humaines ajoutées sont appelées cellules iPS, fabriqués à partir de peau ou de sang reprogrammées chimiquement dans des cellules souches plus polyvalentes en utilisant une formule primée Nobel développée par un des collègues japonais de Nakauchi. Nakauchi dit que, question de commodité, la plupart des cellules iPS de son équipe mises en place dans des embryons d'animaux sont fabriqués à partir de son propre sang, étant donné que le recrutement de bénévoles implique trop de paperasse.

«Nous avons besoin d'un consentement spécial si nous injectons dans les animaux», dit-il timidement. "Donc, je tente d'utiliser ma matière propre".

Le mot chimère vient de la créature de la mythologie grecque, en partie lion, en partie chèvre, et en partie serpent. Nakauchi dit que la plupart des gens imagineent d'abord ses chimères comme des monstres. Mais il dit que les attitudes changent quand il peut expliquer sa proposition. Une raison est que si ses cellules iPS se développent à l'intérieur d'un animal, le tissu résultant sera effectivement le sien, une sorte de pièce de remplacement parfaitement adapté. Les personnes gravement malades sur les listes d'attente d'organes pourraient un jour commander une chimère et attendre moins d'un an pour que leur propre organe personnalisé soit prêt. «Je ne vois vraiment pas beaucoup de risque pour la société», dit-il.

Avant cela puisse arriver, les scientifiques devront prouver que les cellules humaines peuvent vraiment se multiplier et contribuer efficacement au corps des animaux de ferme. Cela pourrait être difficile car, à la différence des rats et des souris, qui sont assez proches génétiquement, les humains et les porcs partage un ancêtre commun d'il y a près de 90 millions d'années.

Pour le savoir, les chercheurs en 2014 ont décidé de commencer à imprégner les animaux d'élevage avec des embryons humains-animaux, dit Pablo Ross, un vétérinaire et biologiste du développement à l'Université de Californie, Davis, où certains des animaux sont hébergés. Ross dit à Davis, qu'il avait transféré environ six ensembles d'embryons porc-humain dans les truies, en collaboration avec le Salk Institute, et a établi huit ou 10 grossesses d'embryons de mouton humain avec Nakauchi. Trois autres douzaines de transferts sur des porcs ont eu lieu en dehors des États-Unis, dit-il.

Ces premiers efforts n'ont pas abouti à faire des organes, dit Ross, mais plus "pour déterminer les conditions idéales pour générer des chimères humains-animaux." Les études de Davis ont commencé seulement après un examen par trois comités d'éthique différents, et même alors, il dit, l'université a décidé de faire preuve de prudence et de limiter le temps pendant lequel les animaux seraient autorisés à se développer à seulement 28 jours (un cochon est né en 114 jours).

D'ici là, le cochon embryonnaire est seulement long d'un demi-pouce, bien que ce soit assez développé pour vérifier si les cellules humaines contribuent à ses organes rudimentaires.

«Nous ne voulons pas les cultiver à des étapes dont nous n'avons pas besoin, car ce serait plus controversé», dit Ross. "Mon point de vue est que la contribution des cellules humaines va être minime, peut-être 3 pour cent, peut-être 5 pour cent. Mais si elles ont contribué à 100 pour cent du cerveau? Que faire si l'embryon qui se développe est surtout humain ? C'est quelque chose que nous ne nous attendons pas, mais personne n'a fait cette expérience, et nous ne pouvons pas l'exclure ".