Проблем с липсата на органи
Трансплантацията на органи е една от феноменалните успешни истории на медицината
За съжаление трансплантационната общност не го правиуспя да задоволи търсенето на донорски органи. Със сигурност през последното десетилетие се наблюдава увеличаване на наличността на донорски органи. Но това се дължи на увеличаването на броя на „живите“ донори (предимно на бъбреците и до известна степен - на черния дроб и белите дробове) и на все по-честото използване на донорски органи от мъртвите, които преди много години се смятаха за неизползваеми.
Разликата между нуждата от органи и наличността на органи продължава да се увеличава въпреки обширното обществено образование относно донорството на органи.
Починалите в списъка на чакащите са 10пациенти на ден, а времето за изчакване на пациентите за всички основни органи продължава да се увеличава. Това кара учените да търсят нови източници на донорски органи. Например от животни. Успешно ли е?
Експерименти с трансплантация на животински органи
Трансплантация на органи от човек на човексъществува едва от 50-те години на миналия век и учените работят върху трансплантации на органи от животни на хора - ксенотрансплантация - почти толкова дълго. През 60-те години Кийт Риемтсма експериментира с трансплантация на бъбреци на шимпанзе на хора. Повечето експерименти се провалиха в рамките на няколко седмици, но една жена живя девет месеца. Повечето други опити за ксенотрансплантация, особено сърцето и белите дробове, имат подобен успех. През 1984 г. при една от най-известните трансплантации между видове Леонард Бейли трансплантира сърцето на павиана на бебе Бейби Фей. Сърцето се провали след 20 дни, но година по-късно стана врата към първата детска трансплантация на човешко сърце. През 2015 г., използвайки генно инженерство, учените, в допълнение към сърцето на прасе, запазиха жив и функциониращ павианов бъбрек в продължение на 136 дни.
Досега междувидовите трансплантации не можеха да се поддържат безкрайно. Факт е, че човешката имунна система е изградена по такъв начин, че да отхвърля чужди тела, в случая органи.
Проблеми възникват при лабораторните изследваниякогато човешка кръв се изпомпва през органите на прасе. Според експерименти с трансплантация на свински органи от Revivicor, който между другото създаде клонираната овца Доли и сега работи активно в бавно развиващата се област на ксенотрансплантацията, имунният отговор се задейства от естествени антитела, насочени срещу епитопа на галактозата или част от на клетките на прасето, което определя дали антителата да се прикрепят или не. Така че компанията работи за промяна на този епитоп чрез добавяне на човешки тромбомодулин, протеин, който покрива тези епитопи, към генома на прасето. Това ги прави да изглеждат по-човешки и следователно е по-малко вероятно тялото да ги отхвърли.
Предизвикателството е да се насочите към генитекоито са отхвърлени от човешкото тяло и след това намират начини да ги редактират. Павианът, който оцеля след сърдечната трансплантация, беше на тежък курс от имуносупресивни лекарства и почина, когато беше спрян. Но учените не спират да опитват.
Защо прасета?
Прасетата са генетично далеч от хората, но техните органиса с еднакъв размер и лесни за размножаване, поради което са се превърнали в цел за ксенотрансплантация или трансплантация на нечовешки органи или клетки в човешкото тяло. Свинските клапи вече се използват успешно при сърдечни трансплантации.
Проблем с трансплантация на свински органи
Свинските органи не са естествено съвместими счовешки тела. За да ги направят по-подходящи, учени, като китайския биотехнологичен стартъп, основан от пионера на генетиката на Харвард Джордж Чърч, д-р д-р, използваха CRISPR (клъстерирани редовно помежду си къси палиндромни повторения), за да направят 42 едновременни модификации в свински гени. Qihan Biotech експериментира с различни геномни редактори от основаването си през 2017 г. Тази последна версия, която тя нарича Pig 3.0, е най-широко редактираната.
Промените са предназначени да предотвратят имунното отхвърляне, съсирването на кръвта, кървенето и инфекцията при реципиенти.
Така че свинският бъбрек, сърце или бял дроб можеза да се спаси животът на човек, е необходимо да се подведе имунната система на човека, така че той да не признае, че принадлежи към различен вид. Тук се появява технологията за редактиране на гени Crispr, която позволява на изследователите да правят целенасочени промени в пълен набор от гени на множество места едновременно. Технологията CRISPR е използвана от eGenesis за премахване на група вируси от генома на прасето, от които известен страх може да навлезе в човешкото тяло след трансплантация. Сега те също работят за премахване на маркери, които идентифицират клетките като чужди, така че имунната система на човека да не ги отхвърли.
Компанията съобщи своите констатации в Natural Biomedical Engineering на 21 септември.
„Това е демонстрация на сила“, каза тойинтервю Бъдещ човек Джей Фишман, доктор по медицина, асоцииран директор на програмата за трансплантации в Масачузетската обща болница, който не е участвал в проучването. „Нямаме достатъчно органи за трансплантация. Сега разполагаме с инструменти за манипулиране на животински органи, за да се опитаме да накараме тези органи да работят.
Като се имат предвид размерите на органите и функциите, подобни начовек, свинете отдавна се разглеждат като обещаващ източник за трансплантация на човешки органи. Но има две основни пречки пред въвеждането на свински органи в хората: бързото имунно отхвърляне и възможността за инфекция.
На повърхността на свинските клетки има молекулинаречени антигени, които изглежда са чужди на човешката имунна система. В резултат на това всеки свински орган, трансплантиран на човек, ще предизвика тежка имунна реакция, водеща до бързо отхвърляне. Свинските сърдечни клапи обикновено се трансплантират на хората от десетилетия, но свинските тъкани се „фиксират“ с химикали, така че клетките вече не са живи.
Миналата година лекарите преодоляха този проблем симунитет, когато за първи път са трансплантирали генетично модифицирана свинска кожа в жертва на изгаряне. Прасетата са специално отгледани, за да се предотврати отхвърлянето на кожата. Докато присажданията на свинска кожа трябва да бъдат временни и в крайна сметка да бъдат заменени с кожа от собственото тяло на човек, те се разглеждат като ключова стъпка към клиничните изпитвания при хора, които използват цели свински органи.
Друга потенциална пречка затрансплантацията на органи от свине на хора е фактът, че прасетата съдържат в своята ДНК семейство вродени вируси, известни като свински ендогенни ретровируси или PERV. Тези вируси могат да се предават на хора по време на трансплантация, но рискът им за хората все още е неясен.
През 2017 г. Чърч и други, включително Лухан Йънг,Докторантът на Чърч съобщава за първия прототип на прасе с CRISPR: прасе без PERV. Втората версия, Pig 2.0, имаше промени в имунната система. Pig 3.0 (Pig 3.0) комбинира всички тези редакции.
- Те са доста здрави - каза генералътДиректор на Qihan Biotech. "Засега те изглеждат нормални по отношение на физиологията, плодовитостта и плодовитостта си." Според кръвните тестове черният дроб, сърцето и бъбреците на редактираните прасета функционират нормално.
Базираната в Хангжу компания е произвела около 2000 глави от 3,0 прасета в Китай. На някои им беше позволено да се чифтосват и полученото потомство също носи същите генетични модификации като техните родители.
Сега въпросът е дали наистина е такатези модификации правят органите на свинете по-подходящи за трансплантация на хора. „Скокът на вярата, който трябва да предприемем, е, че сега те ще произвеждат органи, които функционират при хората“, казва Фишман. - Но ние още не знаем това.
Като цяло, докато ясна картина дали е възможноучените го нямат. Ангажиментът на Revivicor към органите на свинете е личен, отбелязва списание Smithsonian. Мартина Ротблат, основател на настоящата компания майка Revivicor United Therapeutics, има дъщеря с белодробна артериална хипертония, често фатално белодробно заболяване. Единственият начин да се излекува това е с трансплантация, така че тя харчи време и пари за трансплантация на органи и тъканно инженерство. Revivicor се фокусира върху сърцето и черния дроб, а не върху белите дробове, защото белите дробове са по-засегнати от имунната система. Те заявиха, че искат да направят първата цялостна трансплантация на прасе на човек от десетилетие.
Мечтата на Ротблат е Revivicor да стане„поточна линия“ за нови органи, така че „винаги да ги има в изобилие“ е само мечта. Въпреки че е постигнат значителен напредък в това как органите поддържат своята цялост, директната трансплантация от прасе на човек все още е далече.
„Имунологични и патофизиологични проблеми,свързани с ксенотрансплантация на прасета … са значителни и вероятно отразяват факта, че са изминали 80 милиона години, откакто прасетата и хората са се разделили по еволюционната скала“, пише Дейвид К.С. Купър, хирург в Института по трансплантация на Томас Е. Старцъл към Медицинския център на Университета в Питсбърг, в статия от 2012 г. за ксенотрансплантацията. „И така, по думите на [немския учен] Клаус Хамер, ние се опитваме да „надхитрим еволюцията“.“
В допълнение към изброените проблеми с имунитетачовешки и междувидови инфекции, учените също трябва да преминат трудна морална граница. Трансплантацията на сърце на Бейли все още е спорна и има опасения както за информираното съгласие от страна на пациента, така и за хуманното отношение към животните. Групите за защита на правата на животните, както може да се очаква, се противопоставят на отглеждането на животни с цел събиране на техните органи. Според MIT Technology Review, „Последният път, когато лекар трансплантира сърце на прасе на човек в Индия, той беше арестуван за убийство през 1996 г.
Изследване на органи от животни
Преди редактирани свински органи могатще бъдат използвани върху хора, първо трябва да бъдат тествани на маймуни, близки роднини. Според Ян, Qihan Biotech е извършил „десетки“ трансплантации на органи от прасе на маймуна. Компанията обръща специално внимание на бъбреците, тъй като нуждата от тях е много голяма, но също така извършва множество трансплантации на органи, за да проучи как другите органи на прасето живеят при маймуни. Неотдавнашните промени доведоха до по-малко тежки имунни реакции при маймуни, отколкото при предишни прототипи на свине, каза Йънг. Тя отказа да каже колко дълго са преживели трансплантираните маймуни.
През 2016 г. изследователи от Националния институт по здравеопазване на САЩ обявиха, че са успели да поддържат сърцето на прасето живо в бабун в продължение на повече от две години, счупвайки всички предишни рекорди.
Ян и Чърч също са съоснователи на eGenesis.партньорска компания Qihan Biotech в Бостън, която е произвела над 100 редактирани прасета, според MIT Technology Review. Но изследванията при маймуни са скъпи и противоречиви в Съединените щати, а китайските разпоредби са по-благоприятни за изследванията при примати, които не са хора.
Фишман казва, че фактът, че прасетата изглеждатздрави и плодовити и с нормални котила е добър знак, че генетичната манипулация не е навредила на прасетата. Но CRISPR не е перфектен: един от неговите добре известни странични ефекти е, че може да направи така наречените „извън целта“ промени — нежелани промени на други места в генома. Някои от тези малки промени в ДНК вероятно са безобидни, но други могат да имат последици за здравето.
Рискове и последици
Когато Ян и нейният екип използваха последователносттърсещи нецелеви ефекти при редактирани прасета, те откриха няколко неволни вмъквания и изтривания. Тези неволни промени са настъпили в „некодиращите“ гени на тези, които не съдържат инструкции за направата на протеини, необходими на тялото. Някога учените са смятали тази част от генома като „боклук ДНК“, но сега разбират, че тези области могат да имат важни функции.
Мохамед Мохиудин, д-р, режисьорпрограма за сърдечна ксенотрансплантация в Медицинския факултет на Университета в Мериленд, която не е участвала в работата, предупреждава, че обширни генни модификации могат да доведат до аномалии в органите на животните.
Той също така казва, че за различни органи моженеобходими са различни генетични модификации. "Трябва да внимаваме да не променяме повече гени, отколкото е абсолютно необходимо, за да се избегнат неизвестни рискове."
Прочетете също
Годишната мисия в Арктика приключи и данните са разочароващи. Какво очаква човечеството?
Учените са открили защо децата са най-опасните носители на COVID-19
Гнездо на азиатски стършели-убийци, намерени и унищожени в САЩ