Πρόβλημα έλλειψης οργάνων
Η μεταμόσχευση οργάνων υπήρξε μία από τις ιστορίες πρωτοφανούς επιτυχίας στην ιατρική
Δυστυχώς, η κοινότητα μεταμοσχεύσεων δεν το κάνειμπόρεσε να καλύψει τη ζήτηση για όργανα δότη. Σίγουρα υπήρξε αύξηση στη διαθεσιμότητα οργάνων δότη κατά την τελευταία δεκαετία. Αλλά αυτό οφείλεται στην αύξηση του αριθμού των «ζωντανών» δοτών (κυρίως νεφρών, και σε κάποιο βαθμό - του ήπατος και των πνευμόνων) και της ολοένα συχνότερης χρήσης οργάνων δότη από τους νεκρούς, που πριν από πολλά χρόνια θεωρήθηκαν ακατάλληλα.
Το χάσμα μεταξύ της ανάγκης για όργανα και της διαθεσιμότητας οργάνων συνεχίζει να διευρύνεται παρά την εκτεταμένη δημόσια εκπαίδευση σχετικά με τη δωρεά οργάνων.
Το ποσοστό θνησιμότητας στη λίστα αναμονής είναι 10 ασθενείς την ημέρα και οι χρόνοι αναμονής των ασθενών για όλα τα κύρια όργανα συνεχίζονταιΑυτό οδηγεί σε αυτό που αναζητούν οι επιστήμονες.Νέες πηγές οργάνων δωρητών, όπως τα ζώα.Ήταν επιτυχής;
Πειράματα μεταμόσχευσης ζώων
Μεταμόσχευση οργάνου από άτομο σε άτομουπάρχει μόνο από τη δεκαετία του 1950 και οι επιστήμονες εργάζονται για μεταμοσχεύσεις οργάνων από ζώα σε ανθρώπους - ξενομεταμόσχευση - για σχεδόν τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα. Στη δεκαετία του '60, ο Keith Reemtsma πειραματίστηκε με τη μεταμόσχευση νεφρών χιμπατζή σε ανθρώπους. Τα περισσότερα από τα πειράματα απέτυχαν μέσα σε λίγες εβδομάδες, αλλά μια γυναίκα έζησε για εννέα μήνες. Οι περισσότερες άλλες απόπειρες ξενομεταμόσχευσης, ειδικά η καρδιά και οι πνεύμονες, είχαν παρόμοια επιτυχία. Το 1984, σε μια από τις πιο διάσημες μεταμοσχεύσεις μεταξύ ειδών, ο Leonard Bailey μεταμόσχευσε την καρδιά ενός μπαμπουίνου σε ένα μωρό, Baby Faye. Η καρδιά απέτυχε μετά από 20 ημέρες, αλλά ένα χρόνο αργότερα έγινε η πύλη για την πρώτη μεταμόσχευση καρδιάς από άνθρωπο σε άνθρωπο. Το 2015, χρησιμοποιώντας τη γενετική μηχανική, οι επιστήμονες, εκτός από την καρδιά ενός χοίρου, διατήρησαν έναν ζωντανό και λειτουργικό νεφρό μπαμπουίνου για 136 ημέρες.
Μέχρι τώρα, οι μεταμοσχεύσεις μεταξύ ειδών δεν μπορούσαν να διατηρηθούν επ 'αόριστον. Το γεγονός είναι ότι το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα είναι χτισμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να απορρίπτει ξένα σώματα, στην περίπτωση αυτή, όργανα.
Σε εργαστηριακές εξετάσεις, προκύπτουν προβλήματα όταν το ανθρώπινο αίμα αντλείται μέσω οργάνων χοίρου.Σύμφωνα με τα πειράματα της Revivicor με μεταμόσχευση οργάνων χοίρου, η οποία, παρεμπιπτόντως, δημιούργησε το κλωνοποιημένο πρόβατο Dolly και τώρα εργάζεται ενεργάΣτο αργά αναπτυσσόμενο πεδίο της ξενομεταμόσχευσης, η ανοσολογική απόκριση προκαλείται από φυσικά αντισώματα που κατευθύνονται κατά του επιτόπου της γαλακτόζης ή του τμήματος των κυττάρων χοίρου που καθορίζει ποια μπορεί να προκληθεί από τοΈτσι, η εταιρεία εργάζεται για να αλλάξει αυτόν τον επίτοπο προσθέτοντας ανθρώπινη θρομβοmodulin, μια πρωτεΐνη που καλύπτει αυτούς τους επιτόπους, στο γονιδίωμα του χοίρου.Αυτό τους κάνει να φαίνονται πιο «cheorvec-like» και ως εκ τούτου λιγότερο πιθανό να απορριφθούν από το σώμα.
Η πρόκληση είναι να στοχεύσουμε γονίδια που απορρίπτονται από το ανθρώπινο σώμα και στη συνέχεια να βρούμε τρόπους να τα επεξεργαστούμε.Ο μπαμπουίνος, ο οποίος επέζησε από τη μεταμόσχευση καρδιάς, ήταν σε σοβαρή πορεία ανοσοκατασταλτικών φαρμάκων και πέθανε όταν τον σταμάτησαν.Αλλά οι επιστήμονες δεν σταματούν να προσπαθούν.
Γιατί χοίροι;
Οι χοίροι απέχουν γενετικά από τον άνθρωπο, αλλά από τα όργανα τουςέχουν το ίδιο μέγεθος και είναι εύκολο να αναπαραχθούν, γι 'αυτό έχουν γίνει στόχος για ξενομεταμόσχευση ή μεταμόσχευση μη ανθρώπινων οργάνων ή κυττάρων στο ανθρώπινο σώμα. Οι βαλβίδες χοίρου έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε μεταμοσχεύσεις καρδιάς.
Πρόβλημα μεταμόσχευσης χοίρων
Τα όργανα των χοίρων είναι φυσικά ασύμβατα μεανθρώπινα σώματα. Για να τα καταστήσουν πιο κατάλληλα, επιστήμονες, όπως μια κινεζική εκκίνηση βιοτεχνολογίας που ιδρύθηκε από τον πρωτοπόρο της γενετικής του Χάρβαρντ Τζορτζ Εκκλησία, Ph.D., χρησιμοποίησαν το CRISPR (συσσωματωμένες ταυτοχρόνιες σύντομες παλινδρομικές επαναλήψεις) για να κάνουν 42 ταυτόχρονες τροποποιήσεις σε 13 γονίδια χοίρων. Η Qihan Biotech πειραματίζεται με διάφορους συντάκτες γονιδιώματος από την ίδρυσή της το 2017. Αυτή η τελευταία έκδοση, την οποία ονομάζει Pig 3.0, είναι η πιο ευρέως επεξεργασμένη.
Οι αλλαγές έχουν σχεδιαστεί για να αποτρέπουν την απόρριψη του ανοσοποιητικού συστήματος, την πήξη του αίματος, την αιμορραγία και τη μόλυνση σε αποδέκτες μεταμοσχεύσεων.
Για να μπορεί ένα χοιρινό νεφρό, καρδιά ή πνεύμοναΓια να σωθεί η ζωή ενός ατόμου, είναι απαραίτητο να εξαπατηθεί το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα, ώστε να μην αναγνωρίζει ότι ανήκει σε ένα διαφορετικό είδος. Εδώ μπαίνει η τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων Crispr, επιτρέποντας στους ερευνητές να κάνουν στοχευμένες αλλαγές σε ένα πλήρες σύνολο γονιδίων ταυτόχρονα σε πολλές τοποθεσίες. Η τεχνολογία CRISPR χρησιμοποιήθηκε από το eGenesis για την απομάκρυνση μιας ομάδας ιών από το γονιδίωμα του χοίρου ότι κάποιος φόβος μπορεί να εισέλθει στο ανθρώπινο σώμα μετά τη μεταμόσχευση. Τώρα εργάζονται επίσης για την αφαίρεση δεικτών που αναγνωρίζουν τα κύτταρα ως ξένα, έτσι ώστε το ανοσοποιητικό σύστημα του ατόμου να μην τα απορρίπτει.
Η εταιρεία ανέφερε τα ευρήματά της στη Φυσική Βιοϊατρική Μηχανική στις 21 Σεπτεμβρίου.
«Είναι μια επίδειξη δύναμης», δήλωσε ο Jay Fishman, Δρ.Αναπληρωτής διευθυντής του προγράμματος μεταμοσχεύσεων στο Γενικό Νοσοκομείο της Μασαχουσέτης, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.«Δεν έχουμε αρκετά όργανα για μεταμόσχευση και τώρα έχουμε τα εργαλεία για να χειριστούμε τα όργανα των ζώων για να προσπαθήσουμε να κάνουμε αυτά τα όργανα να λειτουργήσουν».
Δεδομένου του μεγέθους των οργάνων και των λειτουργιών παρόμοια μεανθρώπους, οι χοίροι θεωρούνται από καιρό ως πολλά υποσχόμενη πηγή για μεταμοσχεύσεις ανθρώπινων οργάνων. Υπάρχουν όμως δύο βασικά εμπόδια στην εισαγωγή οργάνων χοίρων στον άνθρωπο: ταχεία απόρριψη του ανοσοποιητικού και η πιθανότητα μόλυνσης.
Υπάρχουν μόρια στην επιφάνεια των χοίρωνονομάζονται αντιγόνα που φαίνονται ξένα στο ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα. Ως αποτέλεσμα, κάθε όργανο χοίρου που μεταμοσχεύεται σε άνθρωπο θα προκαλέσει σοβαρή ανοσοαπόκριση, οδηγώντας σε γρήγορη απόρριψη. Οι βαλβίδες της καρδιάς των χοίρων μεταμοσχεύονται συνήθως σε ανθρώπους για δεκαετίες, αλλά ο ιστός των χοίρων «στερεώνεται» με χημικά, έτσι ώστε τα κύτταρα να μην είναι πλέον ζωντανά.
Πέρυσι, οι γιατροί ξεπέρασαν αυτό το πρόβλημαασυλία όταν μεταμοσχεύουν για πρώτη φορά γενετικά τροποποιημένο δέρμα χοίρου σε θύμα εγκαύματος. Οι χοίροι έχουν εκτραφεί ειδικά για να αποτρέψουν την απόρριψη του δέρματος. Ενώ τα μοσχεύματα δέρματος χοίρου πρέπει να είναι προσωρινά και τελικά να αντικαθίστανται με δέρμα από το σώμα ενός ατόμου, θεωρούνται ως βασικό βήμα προς τις κλινικές δοκιμές στον άνθρωπο που χρησιμοποιούν ολόκληρα όργανα χοίρου.
Ένα άλλο πιθανό εμπόδιομεταμόσχευση οργάνων από χοίρους σε ανθρώπους είναι το γεγονός ότι οι χοίροι περιέχουν στο DNA τους μια οικογένεια συγγενών ιών γνωστών ως ενδογενών ρετροϊών χοίρων ή PERVs. Αυτοί οι ιοί μπορούν να μεταδοθούν στους ανθρώπους κατά τη διάρκεια της μεταμόσχευσης, αλλά ο κίνδυνος τους για τον άνθρωπο εξακολουθεί να είναι ασαφής.
Το 2017, η Εκκλησία και άλλοι, συμπεριλαμβανομένης της Luhan Young,Το Διδακτορικό της Εκκλησίας ανέφερε το πρώτο πρωτότυπο χοίρου CRISPR: έναν χοίρο χωρίς PERV. Η δεύτερη έκδοση, το Pig 2.0, είχε αλλαγές στο ανοσοποιητικό σύστημα. Το Pig 3.0 (Pig 3.0) συνδυάζει όλες αυτές τις τροποποιήσεις.
«Είναι αρκετά υγιείς», είπε ο στρατηγόςΔιευθυντής της Qihan Biotech. «Μέχρι στιγμής, φαίνονται φυσιολογικά όσον αφορά τη φυσιολογία, τη γονιμότητα και την αναπαραγωγική τους ικανότητα». Σύμφωνα με τις εξετάσεις αίματος, το ήπαρ, η καρδιά και τα νεφρά των χοίρων που έχουν υποστεί επεξεργασία λειτουργούν κανονικά.
Η εταιρεία που εδρεύει στο Χανγκζού έχει παράγει περίπου 2.000 κεφάλι 3,0 χοίρων στην Κίνα. Μερικοί είχαν τη δυνατότητα να ζευγαρώσουν, και ο απόγονος που προέκυψε μεταφέρει επίσης τις ίδιες γενετικές τροποποιήσεις με τους γονείς τους.
Τώρα το ερώτημα είναι, είναι πραγματικάΑυτές οι τροποποιήσεις καθιστούν τα όργανα χοίρων πιο κατάλληλα για μεταμόσχευση ανθρώπου. «Το άλμα της πίστης που πρέπει να πάρουμε είναι ότι τώρα θα παράγουν όργανα που λειτουργούν στον άνθρωπο», λέει ο Fishman. "Αλλά δεν το γνωρίζουμε ακόμα."
Σε γενικές γραμμές, ενώ μια σαφής εικόνα για το αν είναι δυνατόνοι επιστήμονες δεν το έχουν. Ωστόσο, η αναζήτηση των οργάνων χοίρου της Revivicor είναι προσωπική, λέει το Smithsonian Magazine. Η Martina Rothblatt, ιδρυτής της τρέχουσας μητρικής εταιρείας Revivicor United Therapeutics, έχει μια κόρη με πνευμονική αρτηριακή υπέρταση, μια συνήθως θανατηφόρα πνευμονοπάθεια. Ο μόνος τρόπος για να θεραπευτεί αυτό είναι με μια μεταμόσχευση, έτσι ξόδεψε χρόνο και χρήμα για μεταμοσχεύσεις οργάνων και μηχανική ιστών. Το Revivicor εστιάζει στην καρδιά και στο συκώτι και όχι στους πνεύμονες επειδή οι πνεύμονες επηρεάζονται περισσότερο από το ανοσοποιητικό σύστημα. Είπαν ότι θέλουν την πρώτη πλήρη μεταμόσχευση οργάνων χοίρων σε άνθρωπο σε μια δεκαετία.
Το όνειρο του Rothblatt είναι να γίνει ο Revivicorμια «γραμμή συναρμολόγησης» για νέα όργανα, έτσι ώστε «να είναι πάντα σε αφθονία», είναι απλώς ένα όνειρο. Αν και έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος στον τρόπο με τον οποίο τα όργανα διατηρούν την ακεραιότητά τους, η άμεση μεταμόσχευση από χοίρο σε άνθρωπο είναι ακόμη πολύ μακριά.
«Ανοσολογικά και παθοφυσιολογικά προβλήματα,σχετίζεται με ξενομεταμόσχευση χοίρων … είναι σημαντικές και πιθανότατα αντικατοπτρίζουν το γεγονός ότι έχουν περάσει 80 εκατομμύρια χρόνια από τότε που οι χοίροι και οι άνθρωποι αποκλίνουν κατά μήκος της εξελικτικής κλίμακας», έγραψε ο David K.S. Cooper, χειρουργός στο Ινστιτούτο Μεταμοσχεύσεων Thomas E. Starzl στο Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου του Πίτσμπουργκ, σε ένα άρθρο του 2012 για την ξενομεταμόσχευση. «Λοιπόν, σύμφωνα με τα λόγια του [Γερμανού επιστήμονα] Κλάους Χάμερ, προσπαθούμε να «ξεπεράσουμε την εξέλιξη»».
Εκτός από τα αναφερόμενα προβλήματα ανοσίαςανθρώπινες και λοιμώξεις μεταξύ των ειδών, οι επιστήμονες πρέπει επίσης να περάσουν μια δύσκολη ηθική γραμμή. Η μεταμόσχευση καρδιάς του Bailey εξακολουθεί να είναι αμφιλεγόμενη και υπάρχουν ανησυχίες τόσο για την ενημερωμένη συναίνεση από την πλευρά του ασθενούς όσο και για την καλή διαβίωση των ζώων. Ομάδες για τα δικαιώματα των ζώων, όπως θα περίμενε κανείς, αντιτίθενται στην εκτροφή ζώων με σκοπό τη συγκομιδή των οργάνων τους. Σύμφωνα με το MIT Technology Review, «Την τελευταία φορά που ένας γιατρός μεταμόσχευσε καρδιά χοίρου σε άνθρωπο ήταν στην Ινδία, συνελήφθη για φόνο το 1996».
Δοκιμή οργάνων από ζώα
Πριν γίνει η επεξεργασία των οργάνων χοίρουθα χρησιμοποιηθεί σε ανθρώπους, πρέπει πρώτα να δοκιμαστούν σε πιθήκους, κοντά σε συγγενείς του ανθρώπου. Σύμφωνα με τον Yang, η Qihan Biotech πραγματοποίησε "δεκάδες" μεταμοσχεύσεις οργάνων από χοίρο σε μαϊμού. Η εταιρεία δίνει ιδιαίτερη προσοχή στα νεφρά, καθώς η ανάγκη για αυτά είναι πολύ υψηλή, αλλά πραγματοποιεί επίσης πολλαπλές μεταμοσχεύσεις οργάνων για να μελετήσει πώς άλλα όργανα του χοίρου ζουν σε πιθήκους. Οι πρόσφατες αλλαγές έχουν οδηγήσει σε λιγότερο σοβαρές ανοσοαποκρίσεις σε πιθήκους από ότι σε προηγούμενα πρωτότυπα χοίρων, είπε ο Young. Αρνήθηκε να πει πόσο καιρό επέζησαν οι μεταμοσχευμένοι πίθηκοι.
Το 2016, ερευνητές στα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας των ΗΠΑ ανακοίνωσαν ότι κατάφεραν να κρατήσουν την καρδιά ενός χοίρου ζωντανή σε μπαμπουίνος για πάνω από δύο χρόνια, σπάζοντας όλα τα προηγούμενα ρεκόρ.
Ο Ian και η Church είναι επίσης συνιδρυτές του eGenesis.συνεργαζόμενη εταιρεία Qihan Biotech στη Βοστώνη, η οποία έχει παράγει περισσότερους από 100 επεξεργασμένους χοίρους, σύμφωνα με το MIT Technology Review. Όμως, η έρευνα σε πιθήκους είναι ακριβή και αμφιλεγόμενη στις Ηνωμένες Πολιτείες και οι κινεζικοί κανονισμοί συμβάλλουν περισσότερο στην έρευνα σε πρωτεύοντα πλην του ανθρώπου.
Ο Fishman λέει ότι το γεγονός ότι τα γουρούνια φαίνονταιυγιή και γόνιμα και η ύπαρξη γέννων κανονικού μεγέθους είναι ένα καλό σημάδι ότι ο γενετικός χειρισμός δεν έχει βλάψει τους χοίρους. Αλλά το CRISPR δεν είναι τέλειο: μία από τις γνωστές παρενέργειές του είναι ότι μπορεί να κάνει τις λεγόμενες "εκτός στόχου" αλλαγές — ακούσιες αλλαγές αλλού στο γονιδίωμα. Μερικές από αυτές τις μικρές αλλαγές στο DNA είναι πιθανώς αβλαβείς, αλλά άλλες μπορεί να έχουν συνέπειες για την υγεία.
Κίνδυνοι και συνέπειες
Όταν η Γιανγκ και η ομάδα της χρησιμοποίησαν αλληλουχίαγονιδίωμα που αναζητούσε εφέ εκτός στόχου σε επεξεργασμένους χοίρους, βρήκαν αρκετές ακούσιες εισαγωγές και διαγραφές. Αυτές οι ακούσιες αλλαγές έχουν συμβεί στα γονίδια «μη κωδικοποίησης» αυτών που δεν περιέχουν οδηγίες για την παραγωγή των πρωτεϊνών που χρειάζεται το σώμα. Οι επιστήμονες κάποτε θεωρούσαν αυτό το μέρος του γονιδιώματος "junk DNA", αλλά τώρα καταλαβαίνουν ότι αυτές οι περιοχές μπορεί να έχουν σημαντικές λειτουργίες.
Muhammad Mohiuddin, MD, σκηνοθέτηςένα πρόγραμμα καρδιακής ξενομεταμόσχευσης στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου του Maryland, το οποίο δεν συμμετείχε στην εργασία, προειδοποιεί ότι εκτεταμένες τροποποιήσεις γονιδίων μπορούν να οδηγήσουν σε ανωμαλίες στα όργανα των ζώων.
Λέει επίσης ότι για διαφορετικά όργανα μπορείαπαιτούνται διαφορετικές γενετικές τροποποιήσεις. «Πρέπει να είμαστε προσεκτικοί για να μην αλλάξουμε περισσότερα γονίδια από ό, τι είναι απολύτως απαραίτητα για να αποφύγουμε άγνωστους κινδύνους».
Διαβάστε επίσης
Η ετήσια αποστολή στην Αρκτική έληξε και τα δεδομένα είναι απογοητευτικά. Τι περιμένει την ανθρωπότητα;
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν γιατί τα παιδιά είναι οι πιο επικίνδυνοι φορείς του COVID-19
Βρέθηκαν και καταστράφηκαν φωλιές από Ασιάτες δολοφόνους στην Αμερική