در مراحل اولیه، کلیه های انسان برای اولین بار در خوک ها رشد کردند. این رویکرد در نهایت میتواند منجر به ایجاد اندام‌های قابل پیوند باشد.
کلیه های این جنین خوک عمدتاً از سلول های انسانی (قرمز) مشتق شده از سلول های بنیادی تشکیل شده است.
محققان سلول‌های بنیادی انسانی را تشویق کردند تا کلیه‌های انسان در مراحل اولیه را در خوک‌ها تشکیل دهند. این اولین بار است که یک عضو انسانی در یک حیوان دیگر تولید می‌شود. محققان سلول‌های بنیادی اعلام کرده‌اند که این پیشرفت در آینده نزدیک میتواند راه حل جدیدی برای بسیاری از افرادی که در لیست انتظار برای پیوند عضو هستند، فراهم کند.
Juan Carlos Izpisúa Belmonte، که در آزمایشگاه‌های Altos فعالیت می‌کند، میگوید تلاش‌های تیمش در رشد سلول‌های بنیادی انسانی در گونه‌های دیگر، یک گام بزرگ به جلو در این زمینه است. او افزود که هدف نهایی این تحقیقات، توسعه اندام‌های انسان در سایر پستانداران است.در این روش قرار نبود که کلیه‌های تولید شده به بیماران پیوند داده شود، اما تحقیقات جدید نشان می‌دهد که ممکن است به دست آوردن اندام‌های قابل پیوند در سایر حیوانات، راه حل جدیدی برای بسیاری از بیماران باشد.
جراحان پیوندی که به دنبال رفع کمبود اندام‌های انسان هستند، قبلاً در روش‌های آزمایشی، کلیه‌ها و قلب‌های خوک را به تعدادی از افراد مرگ مغزی و بیماران لاعلاج پیوند داده اند. اگرچه این اندام ها از خوک هایی می آیند که از نظر ژنتیکی اصلاح شده بودند تا اندام های آنها از طرد فوری توسط گیرندگان انسانی جلوگیری کند، این استراتژی احتمالاً نیازمند درمان مادام العمر با داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی است. در عوض رشد اندام های انسان در خوک ها یک جایگزین جذاب برای پیوند است زیرا بیماران میتواند اندام های تمایز یافته از سلول های بنیادی خود رادریافت کنند که احتمالا نباید باعث حمله ایمنی شود.
Izpisúa Belmonte و سایر محققان پیشرفت هایی در جهت این هدف داشته اند. به عنوان مثال، مری گاری، زیست‌شناس سلول‌های ترمیمی از دانشگاه مینه‌سوتا و همکارانش سلول‌های بنیادی انسانی را در جنین‌های اولیه خوک که از نظر ژنتیکی تغییر داده شده بودند، وارد کردند تا از رشد بافت‌های خاص جلوگیری کنند. هنگامی که این جنین ها در خوک مادر جایگزین قرار گرفت، از سلول های انسانی برای ساختن برخی از بافت هایی که خود خوک قادر به تولید آنها نبودند استفاده کردند. تاکنون محققان نشان داده‌اند که این جنین‌های خوک می‌توانند عضلات و پوشش های رگ های خونی انسان را رشد دهند .اما هیچ‌کس نتوانسته است این جنین‌ها را وادار به ساخت اندام‌هایی کند که حاوی چندین نوع سلول هستند.
یک تیم زیست‌شناس به رهبری Liangxue Lai، Zhen Dai، Miguel Esteban و Guangjin Pan از موسسه زیست‌پزشکی و سلامت گوانگژو، به نتیجه رسیدند که سلول‌های بنیادی انسانی با سلول‌های خوک همسایه‌شان هماهنگ نیستند. برای حل این مشکل، محققان سلول‌های انسانی را به صورت ژنتیکی تغییر دادند تا فعالیت دو ژن را افزایش دهند. این تغییر باعث شد که سلول‌های انسانی توانایی رقابت با سلول‌های خوک را پیدا کرده و از خودکشی جلوگیری کنند. در رقابت بین سلول‌های جنین خوک و سلول‌های تغییر یافته انسانی، سلول‌های انسانی پیروز شدند.
مشکل دوم به این دلیل رخ داد که سلول‌های انسانی از نظر تکاملی از معادل سلول های خوک جلوترهستند. برای غلبه بر این مانع، دانشمندان سلول های انسانی را در یک محیط کشت تازه ابداع شده رشد دادند که آنها را به مرحله رشد اولیه بازگرداند. در نتیجه، سلول های انسانی می توانند بهتر با سلول های خوک همسایه ادغام شوند.
پس از ارتقا دادن سلول‌های بنیادی انسانی، دانشمندان آنها را در جنین خوکی که از نظر ژنتیکی اصلاح شده بود و توانایی رشد کلیه را نداشت، قرار دادند. پس از کاشت جنین‌ها در خوک‌های مادر جایگزین، محققان به آنها حدود یک ماه زمان دادند تا رشد کنند و سپس آنها را برای تجزیه و تحلیل برداشتند. در گزارش منتشر شده در مجله Cell Stem Cell، این تیم اعلام کرد که برخی از جنین‌های خوک حاوی کلیه‌های اولیه انسان شده‌اند و تا ۶۵ درصد از سلول‌های این اندام‌ها متعلق به سلول‌های انسانی بودند. این نتایج نشان می‌دهد که سلول‌های بنیادی انسانی قادر به تولید سلول‌های کلیه در محیط اطراف خوک هستند.
این کلیه‌ها در حال حاضر به عنوان یک آزمایش اولیه تولید شده‌اند و برای استفاده در پیوند به بیماران، نیاز به انجام کارهای بیشتری دارند. با توجه به اینکه تیم پژوهشی پس از حدود یک ماه، پیشرفت جنین را متوقف کرده است، کلیه‌های موقتی تولید شده‌اند که تنها چند هفته در اوایل رشد، کار می‌کردند. اندام‌های دائمی کلیه بعداً تولید می‌شوند و تا آخر عمر کار می‌کنند و برای پیوند به بیماران لازم هستند. همچنین، دانشمندان قصد دارند درصد سلول‌های انسانی را در این اندام‌ها افزایش دهند. در صورت استفاده از کلیه‌های حاوی سلول‌های خوک در بیماران، حملات ایمنی را تحریک می‌کنند.
رشد اندام های انسان در خوک ها نیز مسائل اخلاقی را به دنبال دارد. سلول‌های انسانی می‌توانند به مغز یا سیستم تولید مثل حیوانات منتقل شوند و باعث تغییر توانایی‌های ذهنی آنها یا حتی تولید اسپرم و تخمک‌های دارای ژن‌های انسانی شوند. در حال حاضر، دانشمندان توانسته‌اند برخی سلول‌های نشات گرفته از انسان را در مغز و نخاع جنین‌های خوک‌ها پیدا کنند، اما هیچ کدام را در دستگاه تناسلی تشخیص نداده‌اند. به منظور پیشبرد استراتژی پیوند، ممکن است محققان مجبور باشند تغییرات ژنتیکی بیشتری را در سلول‌های بنیادی انسان ایجاد کنند تا از این نفوذ جلوگیری کنند.
ژونگ وی لی، زیست شناس سلول های بنیادی از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی، به روش استبان و همکارانش برای تقویت سلول های بنیادی قبل از قرار دادن در جنین تأکید کرده است. او معتقد است این روش بسیار صحیح است، اما در مورد سلول های کلیه انسان در جنین، سوالاتی باقی مانده است. آیا این سلول های کلیه خوب هستند؟ ما به مدرکی در این زمینه دست نیافته‌ایم. لی بیان کرد که سوال بزرگ این است که آیا محققان می‌توانند یک کلیه در مرحله بزرگسالی بسازند یا خیر.
گری، بنیانگذار شرکتی است که در حال تلاش برای تولید اندام‌های انسانی در خوک‌ها می‌باشد. او هشدار می‌دهد که تغییرات ژنتیکی در سلول‌های بنیادی انسان ممکن است به سرطان منجر شود. همچنین، او نیازمند تجزیه و تحلیل بیشتری از سلول‌های انسانی در کلیه ها و عملکرد اندام ها است. ضروری است که اثبات شود که کلیه در انسان در حال رشد است و خوک‌ها تا زمان تولد و پس از آن نیز زنده می‌مانند.
استبان میگوید که محققان قصد دارند به جنین‌های مشابه با سلول‌های بنیادی انسان اجازه دهند برای مدت طولانی‌تری رشد کنند تا مشخص شود که آیا کلیه در مرحله بزرگسالی تشکیل می‌شود یا خیر. او هشدار می‌دهد که جدول زمانی برای تولید اندام های آماده پیوند نامشخص است، اما با این حال خوشبین است و معتقد است که در عرض یک دهه، این امر به واقعیت تبدیل می‌شود.
