زرع الأعضاء من الحيوانات. ما هي المشاكل وهل هي حقيقية؟

مشكلة نقص الأعضاء

لقد كانت زراعة الأعضاء واحدة من قصص النجاح الهائلة في الطب

النصف الثاني من القرن العشرين.لعقود من الزمن، كان هذا المجال حكراً على عدد قليل من الباحثين والأطباء الجريئين الذين غالباً ما جذبوا انتباه الجمهور، والآن أصبحت زراعة الأعضاء راسخة في الطب الحديث. منذ أوائل الثمانينات، تلقى مئات الآلاف من المرضى كلى وأكباد وقلوب جديدة. كما يتم أيضًا زرع الأعضاء الأخرى (الرئتين والبنكرياس والأمعاء) بشكل روتيني، ولكن بأعداد أقل. وأظهرت النتائج السريرية لهذه العمليات استعادة جميع الأعضاء للمتلقين.

لسوء الحظ ، فإن مجتمع الزرع لا يفعل ذلككانت قادرة على تلبية الطلب على الأجهزة المانحة. كانت هناك بالتأكيد زيادة في توافر الأعضاء المانحة خلال العقد الماضي. لكن هذا يرجع إلى زيادة عدد المتبرعين "الأحياء" (بشكل أساسي الكلى ، وإلى حد ما - الكبد والرئتين) والاستخدام المتكرر بشكل متزايد لأعضاء المتبرعين من الموتى ، والتي كانت تعتبر قبل سنوات عديدة غير صالحة للاستعمال.

تستمر الفجوة بين الحاجة إلى الأعضاء وتوافرها في الاتساع على الرغم من التثقيف العام المكثف حول التبرع بالأعضاء.

الوفيات على قائمة الانتظار هي 10مريضًا يوميًا، وتستمر أوقات انتظار المرضى لجميع الأعضاء الرئيسية في التزايد. وهذا يقود العلماء إلى البحث عن مصادر جديدة للأعضاء المانحة. على سبيل المثال، من الحيوانات. هل هو ناجح؟

تجارب زراعة الأعضاء الحيوانية

زراعة الأعضاء من شخص لآخرلم يكن موجودًا إلا منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، وكان العلماء يعملون على زراعة الأعضاء من الحيوانات إلى البشر - زرع الأعضاء - منذ فترة طويلة تقريبًا. في الستينيات من القرن الماضي ، أجرى كيث ريمتسما تجارب على زرع كلى الشمبانزي في البشر. فشلت معظم التجارب في غضون أسابيع قليلة ، لكن امرأة واحدة عاشت تسعة أشهر. حققت معظم محاولات زرع الأعضاء الأخرى ، وخاصة القلب والرئتين ، نجاحًا مماثلًا. في عام 1984 ، في واحدة من أشهر عمليات الزرع بين الأنواع ، زرع ليونارد بيلي قلب قرد في طفل رضيع ، بيبي فاي. فشل القلب بعد 20 يومًا ، ولكن بعد عام أصبح البوابة لأول عملية زرع قلب للأطفال من إنسان إلى إنسان. في عام 2015 ، باستخدام الهندسة الوراثية ، حافظ العلماء ، بالإضافة إلى قلب الخنزير ، على كلية حية وعاملة للبابون لمدة 136 يومًا.

حتى الآن ، لا يمكن أن تستمر عمليات زرع الأنواع بين الأنواع إلى أجل غير مسمى. الحقيقة هي أن جهاز المناعة البشري مبني بطريقة ترفض الأجسام الغريبة ، في هذه الحالة ، الأعضاء.

تنشأ مشاكل في الاختبارات المعمليةعندما يتم ضخ دم الإنسان من خلال أعضاء الخنزير. وفقًا للتجارب التي أجريت على زرع أعضاء الخنازير بواسطة شركة Revivicor، التي، بالمصادفة، قامت بتخليق النعجة المستنسخة Dolly وتعمل الآن بنشاط في مجال زرع الأعضاء الأجنبية الذي يتطور ببطء، يتم تحفيز الاستجابة المناعية بواسطة الأجسام المضادة الطبيعية الموجهة ضد حلقة الجالاكتوز، أو الجزء من خلايا الخنزير التي تحدد ما إذا كانت الأجسام المضادة ستلتصق بنفسها أم لا. لذا تعمل الشركة على تغيير هذه الحواتم عن طريق إضافة الثرومبومودولين البشري، وهو البروتين الذي يغطي هذه الحواتم، إلى جينوم الخنازير. وهذا يجعلها تبدو أكثر شبهاً بالإنسان وبالتالي أقل احتمالية أن يرفضها الجسم.

التحدي هو استهداف الجيناتالتي يرفضها جسم الإنسان، ومن ثم إيجاد طرق لتعديلها. كان البابون الذي نجا من عملية زرع القلب يتناول جرعة مكثفة من الأدوية المثبطة للمناعة ومات عندما تم إيقافه. لكن العلماء لا يتوقفون عن المحاولة.

لماذا الخنازير؟

الخنازير بعيدة جينيا عن البشر ، ولكن أعضائهملها نفس الحجم وسهلة التكاثر ، وهذا هو السبب في أنها أصبحت هدفًا لزرع الأعضاء أو الخلايا غير البشرية في جسم الإنسان. تم بالفعل استخدام صمامات الخنازير بنجاح في عمليات زرع القلب.

مشكلة زرع أعضاء الخنزير

لا تتوافق مع أعضاء الخنازير بشكل طبيعيأجسام بشرية. لجعلها أكثر ملاءمة ، استخدم العلماء ، مثل شركة التكنولوجيا الحيوية الصينية الناشئة التي أسسها جورج تشيرش ، رائد علم الوراثة بجامعة هارفارد ، تقنية كريسبر (متكررة متناظرة قصيرة متباعدة بشكل منتظم) لإجراء 42 تعديلًا متزامنًا في 13 جينًا للخنازير. تقوم شركة Qihan Biotech بإجراء تجارب مع العديد من محرري الجينوم منذ تأسيسها في عام 2017. هذا الإصدار الأخير ، الذي تسميه Pig 3.0 ، هو الأكثر تحريرًا على نطاق واسع.

تم تصميم التغييرات لمنع رفض الجهاز المناعي وتجلط الدم والنزيف والعدوى في متلقي الزرع.

بحيث تستطيع كلية لحم الخنزير أو القلب أو الرئةلإنقاذ حياة الشخص ، من الضروري خداع الجهاز المناعي للشخص حتى لا يدرك أنه ينتمي إلى نوع مختلف. هذا هو المكان الذي تأتي فيه تقنية تحرير الجينات Crispr ، مما يسمح للباحثين بإجراء تغييرات مستهدفة على مجموعة كاملة من الجينات في مواقع متعددة في وقت واحد. تم استخدام تقنية كريسبر بواسطة eGenesis لإزالة مجموعة من الفيروسات من جينوم الخنزير والتي يخشى البعض منها أن تدخل جسم الإنسان بعد الزرع. إنهم يعملون الآن أيضًا على إزالة العلامات التي تحدد الخلايا على أنها غريبة حتى لا يرفضها الجهاز المناعي للشخص.

أعلنت الشركة عن النتائج التي توصلت إليها في مجلة Natural Biomedical Engineering في 21 سبتمبر.

وقال "هذا استعراض للقوة".مقابلة مع Future Human جاي فيشمان، دكتوراه في الطب، المدير المساعد لبرنامج زرع الأعضاء في مستشفى ماساتشوستس العام، الذي لم يشارك في الدراسة. "ليس لدينا ما يكفي من الأعضاء للزراعة. لدينا الآن أدوات تسمح لنا بالتلاعب بأعضاء الحيوانات لمحاولة جعل تلك الأعضاء تعمل.

نظرا لحجم الأعضاء والوظائف المشابهةيُنظر إلى الخنازير البشرية منذ فترة طويلة على أنها مصدر واعد لزراعة الأعضاء البشرية. ولكن هناك عائقان رئيسيان أمام إدخال أعضاء الخنازير إلى البشر: الرفض السريع للمناعة وإمكانية الإصابة.

توجد جزيئات على سطح خلايا الخنازيرتسمى المستضدات ، والتي تبدو غريبة على جهاز المناعة البشري. ونتيجة لذلك ، فإن أي عضو خنزير يُزرع في الإنسان سيثير استجابة مناعية شديدة تؤدي إلى الرفض السريع. عادة ما يتم زرع صمامات قلب الخنزير في البشر لعقود من الزمن ، ولكن أنسجة الخنازير "مثبتة" بالمواد الكيميائية بحيث لا تعود الخلايا على قيد الحياة.

في العام الماضي ، تغلب الأطباء على هذه المشكلة معالمناعة عند زرع جلد خنزير معدل وراثيًا لأول مرة في أحد ضحايا الحرق. تم تربية الخنازير خصيصًا لمنع رفض الجلد. في حين أن ترقيع جلد الخنزير يجب أن يكون مؤقتًا ويتم استبداله في النهاية بجلد من جسم الشخص نفسه ، إلا أنه يُنظر إليه على أنه خطوة رئيسية نحو التجارب السريرية على البشر التي تستخدم أعضاء كاملة من الخنازير

عقبة أخرى محتملة لإن زرع الأعضاء من الخنازير إلى البشر هو حقيقة أن الخنازير تحتوي في حمضها النووي على عائلة من الفيروسات الخلقية المعروفة باسم الفيروسات القهقرية الذاتية للخنازير أو PERVs. يمكن أن تنتقل هذه الفيروسات إلى البشر أثناء الزرع ، لكن مخاطرها على البشر لا تزال غير واضحة.

في عام 2017 ، الكنيسة وغيرها ، بما في ذلك لوهان يونغ ،أفاد دكتوراه الكنيسة عن أول نموذج أولي لخنزير مع كريسبر: خنزير بدون PERV. الإصدار الثاني ، Pig 2.0 ، كان لديه تغييرات في جهاز المناعة. يجمع Pig 3.0 (Pig 3.0) كل هذه التعديلات.

قال الجنرال: "إنهم يتمتعون بصحة جيدة"مدير Qihan Biotech. "حتى الآن ، تبدو طبيعية من حيث وظائف الأعضاء والخصوبة والخصوبة." وفقًا لاختبارات الدم ، فإن الكبد والقلب والكلى للخنازير المعدلة تعمل بشكل طبيعي.

أنتجت الشركة التي تتخذ من هانغتشو مقراً لها حوالي 2000 رأس من 3.0 خنزير في الصين. سُمح للبعض بالتزاوج ، كما أن النسل الناتج يحمل نفس التعديلات الجينية مثل والديهم.

الآن السؤال هو ، هل هو حقاهذه التعديلات تجعل أعضاء الخنازير أكثر ملاءمة للزرع البشري. يقول فيشمان: "إن قفزة الإيمان التي يجب أن نتخذها هي أنهم سينتجون الآن أعضاء تعمل في البشر". "لكننا لا نعرف ذلك بعد".

بشكل عام ، في حين أن صورة واضحة عما إذا كان ذلك ممكنًاالعلماء لا يملكونها. ومع ذلك ، فإن التزام Revivicor بأعضاء الخنازير أمر شخصي ، كما تشير مجلة سميثسونيان. مارتينا روثبلات ، مؤسِّسة الشركة الأم الحالية Revivicor United Therapeutics ، لديها ابنة تعاني من ارتفاع ضغط الدم الشرياني الرئوي ، وهو مرض رئوي قاتل شائع. الطريقة الوحيدة لعلاج ذلك هي من خلال عملية الزرع ، لذلك أمضت وقتًا ومالًا على زراعة الأعضاء وهندسة الأنسجة. يركز Revivicor على القلب والكبد بدلاً من الرئتين لأن الرئتين تتأثران أكثر بجهاز المناعة. قالوا إنهم يريدون إجراء أول عملية زرع أعضاء كاملة من خنزير إلى إنسان منذ عقد.

حلم روثبلات هو أن يصبح ريفيفيكورإن "خط تجميع" الأعضاء الجديدة بحيث "تظل دائمًا متوفرة بكثرة" هو مجرد حلم. وعلى الرغم من التقدم الكبير الذي تم إحرازه في كيفية الحفاظ على سلامة الأعضاء، إلا أن زرع الأعضاء مباشرة من الخنزير إلى الإنسان لا يزال بعيد المنال.

"المشاكل المناعية والفيزيولوجية المرضية ،المرتبطة بزراعة الخنازير في الخنازير … كتب ديفيد ك.س. كوبر، وهو جراح في معهد توماس إي. ستارزل لزراعة الأعضاء في المركز الطبي بجامعة بيتسبرغ، في مقال نشر عام 2012 حول زراعة الأعضاء. "لذلك، على حد تعبير [العالم الألماني] كلاوس هامر، نحن نحاول "التفوق على التطور".

بالإضافة إلى مشاكل المناعة المذكورةالعدوى البشرية وبين الأنواع، يحتاج العلماء أيضًا إلى تجاوز خط أخلاقي صعب. لا تزال عملية زرع قلب بيلي مثيرة للجدل، وهناك مخاوف بشأن الموافقة المستنيرة من جانب المريض ورفاهية الحيوانات. جماعات حقوق الحيوان، كما قد تتوقع، تعارض تربية الحيوانات لغرض حصاد أعضائها. ووفقا لمجلة MIT Technology Review، "آخر مرة قام فيها طبيب بزراعة قلب خنزير في إنسان كانت في الهند، وتم القبض عليه". بتهمة القتل عام 1996.

اختبار الأعضاء من الحيوانات

قبل تحرير أعضاء الخنزير يمكنسيتم استخدامها على البشر ، يجب أولاً اختبارها على القرود وأقارب البشر. وفقا ليانغ ، أجرت شركة Qihan Biotech "عشرات" من عمليات زرع الأعضاء من الخنزير إلى القرد. تولي الشركة اهتمامًا خاصًا للكلى ، حيث أن الحاجة إليها عالية جدًا ، ولكنها تقوم أيضًا بإجراء عمليات زرع أعضاء متعددة لدراسة كيفية عيش أعضاء الخنازير الأخرى في القرود. قال يونغ إن التغييرات الأخيرة أدت إلى استجابات مناعية أقل حدة لدى القرود مقارنة بنماذج الخنازير السابقة. ورفضت تحديد المدة التي نجت فيها القرود المزروعة.

في عام 2016 ، أعلن باحثون في معاهد الصحة الوطنية الأمريكية أنهم تمكنوا من إبقاء قلب الخنزير على قيد الحياة في قرد البابون لأكثر من عامين ، محطمين جميع الأرقام القياسية السابقة.

إيان وتشرش هم أيضًا من مؤسسي eGenesis.شركة Qihan Biotech الشريكة في بوسطن ، والتي أنتجت أكثر من 100 خنزير معدل ، وفقًا لمراجعة MIT Technology Review. لكن البحث في القرود مكلف ومثير للجدل في الولايات المتحدة ، واللوائح الصينية أكثر ملاءمة للبحث في الرئيسيات غير البشرية.

يقول فيشمان أن حقيقة الخنازير تبدوصحية وخصبة ووجود مواليد ذات حجم طبيعي يعد علامة جيدة على أن التلاعب الجيني لم يضر الخنازير. لكن تقنية كريسبر ليست مثالية: فأحد آثارها الجانبية المعروفة هو قدرتها على إجراء ما يسمى بالتغييرات "خارج الهدف" — تغييرات غير مقصودة في أماكن أخرى من الجينوم. من المحتمل أن تكون بعض هذه التغييرات الصغيرة في الحمض النووي غير ضارة، لكن بعضها الآخر قد يكون له عواقب صحية.

المخاطر والعواقب

عندما استخدمت يانغ وفريقها التسلسلالجينوم للبحث عن التأثيرات غير المستهدفة في الخنازير المعدلة ، وجدوا العديد من عمليات الإدراج والحذف غير المقصودة. حدثت هذه التغييرات غير المقصودة في الجينات "غير المشفرة" لتلك التي لا تحتوي على تعليمات لصنع البروتينات التي يحتاجها الجسم. اعتبر العلماء ذات مرة هذا الجزء من الجينوم "DNA غير المرغوب فيه" ، لكنهم الآن يدركون أن هذه المناطق قد يكون لها وظائف مهمة.

محمد محي الدين ، طبيب ، مديريحذر برنامج زراعة الأعضاء القلبية في كلية الطب بجامعة ميريلاند ، والذي لم يشارك في العمل ، من أن التعديلات الجينية الشاملة يمكن أن تؤدي إلى تشوهات في أعضاء الحيوانات.

كما يقول أنه يمكن للأعضاء المختلفةالتعديلات الجينية المختلفة مطلوبة. "علينا أن نكون حريصين على عدم تغيير الجينات أكثر مما هو ضروري للغاية لتجنب مخاطر غير معروفة."

اقرأ أيضا

انتهت المهمة السنوية في القطب الشمالي والبيانات مخيبة للآمال. ما الذي ينتظر البشرية؟

اكتشف العلماء سبب كون الأطفال هم أخطر حاملي COVID-19

تم العثور على عش الدبابير القاتلة الآسيوية وتدميرها في الولايات المتحدة الأمريكية