בעיה בחוסר איברים
השתלת איברים הייתה אחד מסיפורי ההצלחה הפנומנליים של הרפואה
למרבה הצער, קהילת ההשתלות לאהצליח לענות על הביקוש לאיברים תורמים. בהחלט חלה עלייה בזמינות האיברים התורמים בעשור האחרון. אך זה נובע מגידול במספר התורמים "החיים" (בעיקר כליות, ובמידה מסוימת - כבד וריאות) והשימוש התכוף יותר ויותר באיברים תורמים מהמתים, שנחשבו לפני שנים רבות כבלתי שמישים.
הפער בין הצורך באיברים לזמינות האיברים ממשיך להתרחב למרות חינוך ציבורי נרחב לתרומת איברים.
מקרי מוות ברשימת ההמתנה הם 10חולים ליום, וזמני ההמתנה של החולים לכל האיברים העיקריים ממשיכים לעלות. זה מוביל את המדענים לחפש מקורות חדשים לאיברים תורמים. למשל, מבעלי חיים. האם זה מוצלח?
ניסויים להשתלת איברים בבעלי חיים
השתלת איברים מאדם לאדםקיים רק מאז שנות החמישים, ומדענים עבדו על השתלת איברים מבעלי חיים לבני אדם - השתלת קסנו - כמעט באותה תקופה. בשנות ה -60 קית 'רימצמה התנסה בהשתלת כליות שימפנזה לבני אדם. מרבית הניסויים נכשלו תוך מספר שבועות, אך אישה אחת חיה תשעה חודשים. מרבית הניסיונות האחרים להשתלת קסנו, במיוחד הלב והריאות, זכו להצלחה דומה. בשנת 1984, באחת ההשתלות המפורסמות בין המינים, השתיל לאונרד ביילי את לב הבבון לתינוק, בייבי פיי. הלב נכשל לאחר 20 יום, אך כעבור שנה הוא הפך לשער להשתלת לב אדם-אדם ראשונה בילדים. בשנת 2015, באמצעות הנדסה גנטית, שמרו מדענים, בנוסף ללב חזיר, על כליה בבון חיה ומתפקדת למשך 136 יום.
עד כה לא ניתן היה לקיים השתלות בין-מינות ללא הגבלת זמן. העובדה היא שמערכת החיסון האנושית בנויה בצורה כזו שתדחה גופים זרים, במקרה זה, איברים.
מתעוררות בעיות בבדיקות מעבדהכאשר דם אנושי מוזרם דרך איבריו של חזיר. על פי ניסויים בהשתלת איברי חזיר על ידי רביביקור, שיצרה, אגב, את הכבשה המשובטת דולי ועובדת כעת באופן פעיל בתחום המתפתח לאט של השתלת קסנו, התגובה החיסונית מופעלת על ידי נוגדנים טבעיים המכוונים נגד האפיטופ של גלקטוז, או החלק של תאי החזיר שקובע אם נוגדנים יתחברו או לא. אז החברה פועלת לשנות את האפיטופ הזה על ידי הוספת טרומבומודולין אנושי, חלבון שמכסה את האפיטופים הללו, לגנום החזיר. זה גורם להם להיראות יותר כמו אנושיים ולכן פחות סיכוי שהגוף ידחה אותם.
האתגר הוא למקד גניםשנדחים על ידי גוף האדם, ואז מוצאים דרכים לערוך אותם. הבבון ששרד את השתלת הלב היה בקורס כבד של תרופות מדכאות חיסון ומת כשהיא נעצרה. אבל מדענים לא מפסיקים לנסות.
מדוע חזירים?
חזירים רחוקים גנטית מבני אדם, אך איבריהםהם באותו גודל וקל לגידול, ולכן הם הפכו למטרות להשתלה או זריעה של איברים או תאים שאינם אנושיים בגוף האדם. שסתומי חזירים כבר שימשו בהצלחה בהשתלות לב.
בעיית השתלת איברי חזיר
איברי חזיר אינם תואמים באופן טבעיגופי אדם. כדי להפוך אותם למתאימים יותר, השתמשו מדענים, למשל, סטארט-אפ ביוטכנולוגי סיני שהוקם על ידי חלוץ הגנטיקה של הרווארד ג'ורג 'צ'רץ', Ph.D., ב- CRISPR (מקובץ על חזרות פליינדרומיות קצרות זו בזו באופן קבוע) כדי לבצע 42 שינויים בו זמנית ב -13. גנים של חזיר. קיאהאן ביוטק ניסתה עם עורכי גנום שונים מאז הקמתה בשנת 2017. הגרסה האחרונה הזו, אותה היא מכנה חזיר 3.0, היא העריכה הרחבה ביותר.
השינויים נועדו למנוע דחייה חיסונית, קרישת דם, דימום וזיהום אצל מושתלים.
כך שכליה של חזיר, לב או ריאה יכוליםכדי להציל את חייו של האדם, יש צורך להערים על המערכת החיסונית של האדם כך שהיא לא תכיר בכך שהיא שייכת למין אחר. כאן נכנסת טכנולוגיית עריכת הגן Crispr המאפשרת לחוקרים לבצע שינויים ממוקדים במערך שלם של גנים במקומות מרובים בו זמנית. טכנולוגיית CRISPR שימשה את eGenesis כדי להסיר קבוצה של נגיפים מהגנום של החזיר שחלק מהחשש עלול להיכנס לגוף האדם לאחר ההשתלה. כעת הם פועלים להסרת סמנים המזהים תאים כזרים, כך שמערכת החיסון של האדם לא תדחה אותם.
החברה דיווחה על ממצאיה ב הנדסה ביו-רפואית טבעית ב- 21 בספטמבר.
"זהו הפגנת כוח", אמרראיון האדם העתידי ג'יי פישמן, MD, מנהל שותף של תוכנית ההשתלות בבית החולים הכללי של מסצ'וסטס, שלא היה מעורב במחקר. "אין לנו מספיק איברים להשתלה. יש לנו עכשיו כלים שמאפשרים לנו לתמרן איברים של בעלי חיים כדי לנסות לגרום לאיברים האלה לעבוד".
בהתחשב בגודל האיברים והתפקודים הדומים לאנושי, חזירים נתפסו זה מכבר כמקור מבטיח להשתלות איברים אנושיים. אך ישנם שני מכשולים עיקריים להכנסת איברי חזיר לבני אדם: דחייה מהירה של המערכת החיסונית ואפשרות לזיהום.
יש מולקולות על פני תאי חזירנקראים אנטיגנים, שנראים זרים למערכת החיסון האנושית. כתוצאה מכך, כל איבר חזיר המושתל לבני אדם יעורר תגובה חיסונית קשה, שתוביל לדחייה מהירה. מסתמי לב חזירים הושתלו בדרך כלל בבני אדם במשך עשרות שנים, אך רקמת החזיר "מקובעת" בכימיקלים כך שהתאים כבר אינם חיים.
בשנה שעברה הרופאים התגברו על הבעיה הזוחסינות כאשר הם השתילו לראשונה עור חזיר מהונדס לקורבן כוויות. החזירים גודלו במיוחד כדי למנוע דחיית עור. בעוד שתלי עור חזיר חייבים להיות זמניים ובסופו של דבר להחליף אותם בעור מגופו של האדם עצמו, הם נתפסים כצעד מפתח לקראת ניסויים קליניים בבני אדם המשתמשים באיברי חזיר שלמים.
מכשול פוטנציאלי נוסף להשתלת איברים מחזירים לבני אדם היא העובדה שחזירים מכילים בדנ"א שלהם משפחה של נגיפים מולדים המכונים רטרווירוסים אנדוגניים חזיריים, או PERVs. נגיפים אלה יכולים להיות מועברים לבני אדם במהלך ההשתלה, אך הסיכון שלהם לבני אדם עדיין לא ברור.
בשנת 2017, צ'רץ 'ואחרים, כולל לוהאן יאנג,הדוקטורט בכנסייה דיווח על חזיר האב טיפוס הראשון עם CRISPR: חזיר ללא PERV. בגרסה השנייה, חזיר 2.0, חלו שינויים במערכת החיסון. חזיר 3.0 (חזיר 3.0) משלב את כל העריכות הללו.
"הם די בריאים," אמר הגנרלמנהל צ'יהאן ביוטק. "עד כה הם נראים תקינים מבחינת הפיזיולוגיה, הפוריות והפוריות שלהם." על פי בדיקות דם הכבד, הלב והכליות של החזירים הערוכים פועלים כרגיל.
החברה שבסיסה בהאנגז'ו ייצרה בסין כ -2,000 ראש של 3.0 חזירים. חלקם הורשו להזדווג, וגם הצאצאים שנוצרו נושאים את אותם שינויים גנטיים כמו הוריהם.
עכשיו השאלה היא, האם זה באמתשינויים אלה הופכים את איברי החזיר למתאימים יותר להשתלה בבני אדם. "קפיצת האמונה שעלינו לקחת היא שכעת הם ייצרו איברים שמתפקדים בבני אדם", אומר פישמן. "אבל אנחנו עוד לא יודעים את זה."
באופן כללי, ואילו תמונה ברורה האם זה אפשרילמדענים אין את זה. עם זאת, המחויבות של רביביקר לאיברים חזירים היא אישית, מציין מגזין סמיתסוניאן. למרטינה רוטבלאט, מייסדת חברת האם הנוכחית Revivicor United Therapeutics, יש בת עם יתר לחץ דם ריאתי של ריאות, מחלת ריאות קטלנית בדרך כלל. הדרך היחידה לרפא זאת היא באמצעות השתלה, ולכן היא השקיעה זמן וכסף על השתלות איברים והנדסת רקמות. Revivicor מתמקדת בלב ובכבד ולא בריאות כי הריאות מושפעות יותר ממערכת החיסון. הם אמרו שהם רוצים לעשות את השתלת האיברים החזירה לאדם הראשונה מזה עשור.
החלום של רוטבלט הוא שרביביקור יהפוך"פס ייצור" לאיברים חדשים, כך ש"תמיד יהיו בשפע", הוא רק חלום. למרות שנעשתה התקדמות משמעותית באופן שבו איברים שומרים על שלמותם, השתלה ישירה מחזיר לאדם עדיין רחוקה.
"בעיות אימונולוגיות ופתופיזיולוגיות,הקשורים להשתלת קסנו של חזירים … הם משמעותיים וסביר להניח שמשקפים את העובדה שחלפו 80 מיליון שנים מאז שחזירים ובני אדם התפצלו בקנה מידה האבולוציוני", כתב דייוויד ק.ס. קופר, מנתח במכון להשתלות של תומאס א. סטארזל במרכז הרפואי של אוניברסיטת פיטסבורג, במאמר מ-2012 על השתלת קסנו. "אז, במילותיו של [המדען הגרמני] קלאוס האמר, אנחנו מנסים 'להערים על האבולוציה'".
בנוסף לבעיות החסינות המפורטותזיהומים בבני אדם ובין מינים, מדענים צריכים גם לחצות קו מוסרי קשה. השתלת הלב של ביילי עדיין שנויה במחלוקת, ויש חששות הן לגבי הסכמה מדעת מצד המטופל והן לרווחת החיות. ארגוני זכויות בעלי חיים, כפי שניתן לצפות, מתנגדים לחקלאות של בעלי חיים לצורך קצירת איבריהם. לפי MIT Technology Review, "בפעם האחרונה שרופא השתיל לב חזיר באדם היה בהודו, הוא נעצר בגין רצח ב-1996".
בדיקת איברים מבעלי חיים
לפני שאיברי החזירים הערוכים יכוליםישמשו בבני אדם, עליהם להיבדק תחילה על קופים, קרובי משפחה קרובים. לדברי יאנג, קיאהאן ביוטק ביצעה "עשרות" השתלות איברים מחזיר לקוף. החברה מקדישה תשומת לב מיוחדת לכליות, מכיוון שהצורך בהן הוא גבוה מאוד, אך גם מבצעת השתלות איברים מרובות בכדי ללמוד כיצד איברים אחרים של החזיר חיים בקופים. יאנג אמר כי השינויים האחרונים הביאו לתגובות חיסוניות פחות חמורות בקופים בהשוואה לאבות טיפוס קודמים של חזירים. היא סירבה לומר כמה זמן שרדו הקופים המושתלים.
בשנת 2016, חוקרים במכון הבריאות הלאומי האמריקני הודיעו כי הם הצליחו לשמור על לב חזיר בחיים בבבון במשך למעלה משנתיים, ושברו את כל השיאים הקודמים.
איאן וכנסייה הם גם מייסדי שותף של eGenesis.חברת השותף Qihan Biotech בבוסטון, אשר ייצרה מעל 100 חזירים ערוכים, על פי MIT Technology Review. אך מחקר בקופים הוא יקר ושנוי במחלוקת בארצות הברית, והתקנות הסיניות תורמות יותר למחקר בפרימטים שאינם אנושיים.
פישמן אומר שהעובדה שחזירים נראיםבריא ופורה והמלטה בגודל נורמלי הוא סימן טוב לכך שהמניפולציה הגנטית לא פגעה בחזירים. אבל CRISPR אינו מושלם: אחת מתופעות הלוואי הידועות שלו היא שהוא יכול לבצע שינויים כביכול "מחוץ למטרה" — שינויים לא מכוונים במקום אחר בגנום. חלק משינויי ה-DNA הקטנים הללו אינם מזיקים ככל הנראה, אך לאחרים עשויים להיות השלכות בריאותיות.
סיכונים ותוצאות
כאשר יאנג והצוות שלה השתמשו ברצףגנום שחיפש השפעות מחוץ למטרה אצל חזירים ערוכים, הם מצאו כמה הכנסות ומחיקות לא מכוונות. שינויים לא מכוונים אלה התרחשו בגנים ה"לא מקודדים "של אלו שאינם מכילים הוראות להכנת החלבונים שהגוף זקוק להם. מדענים חשבו פעם על חלק זה בגנום כ- "DNA זבל", אך כעת הם מבינים שלאזורים אלה עשויים להיות תפקידים חשובים.
מוחמד מוהודין, ד"ר, מנהלתוכנית קסנו-טרנספלנטציה לבבית בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת מרילנד, שלא הייתה מעורבת בעבודה, מזהירה כי שינויים נרחבים בגן עלולים להוביל לחריגות באיברים של בעלי חיים.
הוא גם אומר שעבור איברים שונים יכוליםנדרשים שינויים גנטיים שונים. "עלינו להיזהר שלא לשנות יותר גנים ממה שנחוצים בהחלט כדי למנוע סיכונים לא ידועים."
קרא גם
המשימה השנתית בארקטי הסתיימה והנתונים מאכזבים. מה מחכה לאנושות?
מדענים גילו מדוע ילדים הם הנשאים המסוכנים ביותר של COVID-19
קן צרעות הרוצח האסיאתיות שנמצא והושמד בארה"ב