Problem nedostatka organa
Transplantacija organa jedna je od fenomenalnih priča o uspjehu medicine
Nažalost, transplantacijska zajednica to ne činije uspio zadovoljiti potražnju za donatorskim organima. Tijekom proteklog desetljeća sigurno je došlo do povećanja dostupnosti donatorskih organa. Ali to je zbog povećanja broja "živih" darivatelja (prvenstveno bubrega, a donekle i jetre i pluća) i sve češće upotrebe donatorskih organa iz mrtvih, koji su se prije mnogo godina smatrali neupotrebljivima.
Jaz između potrebe za organima i dostupnosti organa i dalje se povećava unatoč opsežnom javnom obrazovanju o darivanju organa.
Umrli na listi čekanja je 10pacijenata dnevno, a vrijeme čekanja pacijenata za sve glavne organe nastavlja se povećavati. To navodi znanstvenike da traže nove izvore donorskih organa. Na primjer, od životinja. Je li uspješno?
Pokusi s transplantacijom organa životinja
Transplantacija organa s osobe na osobupostoji tek od 1950-ih, a znanstvenici gotovo isto toliko rade na transplantaciji organa sa životinja na ljude - ksenotransplantaciji. U 60-ima Keith Reemtsma eksperimentirao je s transplantacijom bubrega čimpanze na ljude. Većina eksperimenata nije uspjela u roku od nekoliko tjedana, ali jedna je žena živjela devet mjeseci. Većina drugih pokušaja ksenotransplantacije, posebno srca i pluća, imala je sličan uspjeh. 1984. godine, u jednoj od najpoznatijih transplantacija između vrsta, Leonard Bailey presadio je srce babuške u bebu, Baby Fay. Srce je otkazalo nakon 20 dana, ali godinu dana kasnije postalo je vrata prve dječje transplantacije srca čovjeku. 2015. godine, koristeći genetski inženjering, znanstvenici su, osim svinjskog srca, 136 dana sačuvali i živi i funkcionalni babuški bubreg.
Do sada se transplantacije među vrstama nisu mogle održavati u nedogled. Činjenica je da je ljudski imunološki sustav izgrađen na takav način da odbacuje strana tijela, u ovom slučaju, organe.
Problemi nastaju u laboratorijskim ispitivanjimakada se ljudska krv pumpa kroz organe svinje. Prema eksperimentima s presađivanjem svinjskih organa od strane Revivicora, koji je, usput rečeno, stvorio kloniranu ovcu Dolly i sada aktivno radi na polju ksenotransplantacije koja se polako razvija, imunološki odgovor pokreću prirodna antitijela usmjerena protiv epitopa galaktoze, odnosno dijela svinjskih stanica koje određuju hoće li se protutijela pričvrstiti ili ne. Stoga tvrtka radi na promjeni ovog epitopa dodavanjem ljudskog trombomodulina, proteina koji prekriva te epitope, u genom svinje. Zbog toga izgledaju sličnije ljudima i stoga je manja vjerojatnost da će ih tijelo odbaciti.
Izazov je ciljati genekoje ljudsko tijelo odbacuje, a zatim pronaći načine kako ih urediti. Babun koji je preživio transplantaciju srca bio je na teškoj terapiji imunosupresivnim lijekovima i umro je kad je prestala. Ali znanstvenici ne prestaju pokušavati.
Zašto svinje?
Svinje su genetski daleko od ljudi, ali njihovih organasu iste veličine i lako se uzgajaju, zbog čega su postali meta ksenotransplantacije ili transplantacije neljudskih organa ili stanica u ljudsko tijelo. Svinjski zalisci već se uspješno koriste u transplantaciji srca.
Problem transplantacije svinjskih organa
Svinjski organi nisu prirodno kompatibilni saljudska tijela. Da bi ih učinili prikladnijima, znanstvenici, na primjer, kineski biotehnološki startup koji je osnovao pionir generacije s Harvarda George Church, dr. Sc., Koristio je CRISPR (grupirani redovito međusobno razmještene kratke palindromske ponavljanja) kako bi u 13 izvršili 42 simultane modifikacije. svinjski geni. Qihan Biotech eksperimentira s raznim urednicima genoma od svog osnutka 2017. godine. Ova najnovija verzija, koju ona naziva Pig 3.0, najviše je uređivana.
Promjene su namijenjene sprečavanju imunološkog odbacivanja, zgrušavanja krvi, krvarenja i infekcije kod primatelja transplantata.
Tako da svinjski bubreg, srce ili pluća moguda biste spasili čovjekov život, potrebno je prevariti imunološki sustav osobe tako da ne prepozna da pripada nekoj drugoj vrsti. Tu dolazi tehnologija za uređivanje gena Crispr, koja omogućava istraživačima da istovremeno izvrše ciljane promjene na kompletnom skupu gena na više lokacija. Tehnologija CRISPR eGenesis je koristila za uklanjanje grupe virusa iz svinjskog genoma za koje neki strahuju da bi mogli ući u ljudsko tijelo nakon transplantacije. Oni sada također rade na uklanjanju markera koji identificiraju stanice kao strane kako ih imunološki sustav osobe ne bi odbacio.
Tvrtka je izvijestila o svojim nalazima u Natural Biomedical Engineering 21. rujna.
"Ovo je demonstracija sile", rekao jeintervju Future Human Jay Fishman, dr. med., pomoćnik direktora transplantacijskog programa u Općoj bolnici Massachusetts, koji nije bio uključen u studiju. “Nemamo dovoljno organa za transplantaciju. Sada imamo alate koji nam omogućuju da manipuliramo životinjskim organima kako bismo pokušali natjerati te organe da rade."
S obzirom na veličinu organa i funkcije sličneljudi, svinje su dugo vremena bile viđene kao perspektivan izvor za transplantaciju ljudskih organa. Ali dvije su glavne prepreke uvođenju svinjskih organa u ljude: brzo odbacivanje imunološkog sustava i mogućnost infekcije.
Na površini svinjskih stanica nalaze se molekulenazvani antigeni, koji se čine stranim ljudskom imunološkom sustavu. Kao rezultat, svaki svinjski organ presađen ljudima izazvat će ozbiljan imunološki odgovor, što dovodi do brzog odbacivanja. Zalisci svinjskog srca obično se transplantiraju u ljude desetljećima, ali svinjsko tkivo je "fiksirano" kemikalijama tako da stanice više nisu žive.
Prošle su godine liječnici svladali ovaj problemimunitet kad su prvi put transplantirali genetski modificiranu svinjsku kožu u žrtvu opekline. Svinje su posebno uzgajane kako bi se spriječilo odbacivanje kože. Iako kalemljenje svinjske kože mora biti privremeno i na kraju zamijenjeno kožom iz vlastitog tijela, oni se smatraju ključnim korakom prema ljudskim kliničkim ispitivanjima koja koriste cijele svinjske organe.
Još jedna potencijalna prepreka zatransplantacija organa sa svinja na ljude činjenica je da svinje u svojoj DNK sadrže obitelj urođenih virusa poznatih kao svinjski endogeni retrovirusi ili PERV. Ti se virusi mogu prenijeti na ljude tijekom transplantacije, ali njihov rizik za ljude još uvijek nije jasan.
2017. godine Church i drugi, uključujući Luhan Young,Church's Ph.D prijavio je prvu prototipsku svinju s CRISPR-om: svinju bez PERV-a. Druga verzija, Pig 2.0, imala je promjene u imunološkom sustavu. Pig 3.0 (Pig 3.0) kombinira sve ove izmjene.
"Prilično su zdravi", rekao je generalDirektor tvrtke Qihan Biotech. "Zasad izgledaju normalno u smislu svoje fiziologije, plodnosti i plodnosti." Prema testovima krvi, jetra, srce i bubrezi uređenih svinja funkcioniraju normalno.
Tvrtka sa sjedištem u Hangzhouu u Kini je proizvela oko 2000 grla od 3,0 svinje. Nekima se dopustilo parenje, a dobiveni potomci također nose iste genetske preinake kao i njihovi roditelji.
Sad je pitanje je li to stvarnoove preinake čine svinjske organe pogodnijim za ljudsku transplantaciju. "Skok vjere koji moramo poduzeti jest da će oni sada proizvoditi organe koji funkcioniraju u ljudima", kaže Fishman. "Ali to još ne znamo."
Općenito, dok je jasna slika je li to mogućeznanstvenici ga nemaju. Međutim, predanost Revivicora svinjskim organima osobna je, napominje Smithsonian Magazine. Martina Rothblatt, osnivačica trenutne matične tvrtke Revivicor United Therapeutics, ima kćer s plućnom arterijskom hipertenzijom, često fatalnom bolesti pluća. Jedini način da se to izliječi je transplantacija, pa je vrijeme i novac trošila na transplantaciju organa i tkivno inženjerstvo. Revivicor se usredotočuje na srce i jetru, a ne na pluća, jer je pluća više pogođena imunološkim sustavom. Rekli su da žele obaviti prvu cjelovitu transplantaciju svinja čovjeku u desetljeću.
Rothblattov san je da Revivicor postane“tekuća traka” za nove organe, kako bi ih “uvijek bilo u izobilju”, samo je san. Iako je postignut značajan napredak u tome kako organi održavaju svoj integritet, izravna transplantacija sa svinje na čovjeka još je daleko.
„Imunološki i patofiziološki problemi,povezan s ksenotransplantacijom svinja … značajni su i vjerojatno odražavaju činjenicu da je prošlo 80 milijuna godina otkako su se svinje i ljudi razišli duž evolucijske ljestvice,” napisao je David K.S. Cooper, kirurg na Institutu za transplantaciju Thomas E. Starzl Medicinskog centra Sveučilišta u Pittsburghu, u članku o ksenotransplantaciji iz 2012. godine. "Dakle, prema riječima [njemačkog znanstvenika] Klausa Hammera, mi pokušavamo 'nadmudriti evoluciju'."
Osim navedenih problema s imunitetomljudske i međuvrstske infekcije, znanstvenici također moraju prijeći tešku moralnu granicu. Baileyjeva transplantacija srca još uvijek je kontroverzna, a postoji zabrinutost i zbog informiranog pristanka od strane pacijenta i dobrobiti životinja. Grupe za zaštitu prava životinja, kao što se moglo očekivati, protive se uzgoju životinja u svrhu žetve njihovih organa. Prema MIT Technology Reviewu, “posljednji put kad je liječnik presadio svinjsko srce u čovjeka u Indiji, bio je uhićen za ubojstvo 1996.” .
Ispitivanje organa na životinjama
Prije nego što uređeni svinjski organi mogukoristit će se na ljudima, prvo se moraju testirati na majmunima, bliskoj ljudskoj rodbini. Prema Yang-u, Qihan Biotech izveo je "desetke" transplantacija organa sa svinje na majmuna. Tvrtka obraća posebnu pozornost na bubrege, jer je potreba za njima vrlo velika, ali također izvodi višestruke transplantacije organa kako bi proučila kako drugi svinjski organi žive u majmuna. Nedavne promjene rezultirale su manje ozbiljnim imunološkim odgovorima kod majmuna od prethodnih svinjskih prototipa, rekao je Young. Odbila je reći koliko su dugo presađeni majmuni preživjeli.
2016. istraživači s američkog Nacionalnog instituta za zdravlje objavili su da su uspjeli održati svinjsko srce na životu u babuški više od dvije godine, oborivši sve dosadašnje rekorde.
Ian i Church također su suosnivači eGeneze.partnerska tvrtka Qihan Biotech iz Bostona, koja je proizvela preko 100 uređenih svinja, prema MIT Technology Review. No istraživanje na majmunima je skupo i kontroverzno u Sjedinjenim Državama, a kineski propisi pogodniji su za istraživanja na primatima koji nisu ljudi.
Fishman kaže da činjenica da se svinje činezdrave i plodne i legla normalne veličine dobar je znak da genetska manipulacija nije naštetila svinjama. Ali CRISPR nije savršen: jedna od njegovih dobro poznatih nuspojava je da može napraviti takozvane promjene "izvan cilja" — nenamjerne promjene drugdje u genomu. Neke od tih malih promjena DNK vjerojatno su bezopasne, ali druge mogu imati zdravstvene posljedice.
Rizici i posljedice
Kad su Yang i njezin tim koristili sekvenciranjegenom tražeći neciljane učinke kod uređenih svinja, pronašli su nekoliko nenamjernih umetanja i brisanja. Te su se nenamjerne promjene dogodile u genima koji ne kodiraju one koji ne sadrže upute za stvaranje proteina koji su tijelu potrebni. Znanstvenici su nekada taj dio genoma smatrali "otpadom DNA", ali sada shvaćaju da ta područja mogu imati važne funkcije.
Muhammad Mohiuddin, dr. Med., Redateljkardiološki program ksenotransplantacije na Medicinskom fakultetu Sveučilišta Maryland, koji nije sudjelovao u radu, upozorava da opsežne modifikacije gena mogu dovesti do abnormalnosti u životinjskim organima.
Također kaže da za različite organe možepotrebne su različite genetske modifikacije. "Moramo biti oprezni da ne promijenimo više gena nego što je prijeko potrebno kako bi se izbjegli nepoznati rizici."
Pročitajte i
Završila je godišnja misija na Arktiku i podaci su razočaravajući. Što čeka čovječanstvo?
Znanstvenici su otkrili zašto su djeca najopasniji nositelji COVID-19
Gnijezdo azijskih stršljenova ubojica pronađeno i uništeno u SAD-u