臓器不足の問題
臓器移植は医学の驚異的な成功例の 1 つです
残念ながら、移植コミュニティはしませんドナー臓器の需要を満たすことができました。過去10年間で、ドナー臓器の利用可能性は確かに増加しています。しかし、これは「生きている」ドナー（主に腎臓、そしてある程度は肝臓と肺）の数の増加と、何年も前には使用できないと考えられていた死者からのドナー臓器の使用頻度の増加によるものです。
臓器提供に関する広範な公教育にもかかわらず、臓器の必要性と臓器の入手可能性との間のギャップは拡大し続けています。
待機リストの死者は10人1 日あたりの患者数が増加し、すべての主要臓器における患者の待ち時間は増加し続けています。このため、科学者は新たなドナー臓器の供給源を探すことになります。たとえば、動物から。成功しましたか？
動物器官移植の実験
人から人への臓器移植1950年代から始まったばかりで、科学者たちは動物から人間への臓器移植（異種移植）にほぼ同じくらい長い間取り組んできました。 60年代に、キース・リームツマはチンパンジーの腎臓を人間に移植する実験をしました。ほとんどの実験は数週間以内に失敗しましたが、1人の女性が9か月間生きました。異種移植の他のほとんどの試み、特に心臓と肺は、同様の成功を収めています。 1984年、最も有名な種間移植の1つで、レナードベイリーはバブーンの心臓を赤ちゃんベイビーフェイに移植しました。心臓は20日後に機能しなくなりましたが、1年後、最初の小児の人から人への心臓移植への入り口になりました。 2015年、科学者は遺伝子工学を使用して、豚の心臓に加えて、生きていて機能している赤ちゃんの腎臓を136日間保存しました。
これまで、種間移植は無期限に維持することはできませんでした。事実、人間の免疫システムは、異物、この場合は臓器を拒絶するように構築されています。
臨床検査で問題が発生する人間の血液が豚の臓器に送り込まれるとき。偶然にもクローン羊のドリーを生み出し、現在はゆっくりと発展している異種移植の分野で積極的に取り組んでいるRevivicorによるブタ臓器移植の実験によると、免疫反応はガラクトースのエピトープまたはその一部に対する天然抗体によって引き起こされるという。抗体が付着するかどうかを決定するブタの細胞。そこで同社は、これらのエピトープをカバーするタンパク質であるヒトトロンボモジュリンをブタのゲノムに追加することで、このエピトープを変更することに取り組んでいる。これにより、それらはより人間らしく見えるため、体がそれらを拒否する可能性が低くなります。
課題は遺伝子を標的にすることです人間の体によって拒否されたものを編集する方法を見つけます。心臓移植から生き残ったヒヒは、免疫抑制剤を大量に投与されていたが、投与を中止すると死亡した。しかし科学者たちは努力をやめません。
なぜ豚？
豚は遺伝的に人間から遠く離れていますが、その器官は同じサイズで繁殖が容易なため、異種移植または非ヒト器官または細胞の人体への移植の標的になっています。ブタの弁はすでに心臓移植で首尾よく使用されています。
豚の臓器移植の問題
豚の臓器は自然に互換性がありません人体。それらをより適切にするために、ハーバード遺伝学のパイオニアであるジョージチャーチ博士によって設立された中国のバイオテクノロジースタートアップなどの科学者は、CRISPR（クラスター化された規則的に間隔を空けた短いパリンドロームリピート）を使用して、13で42の同時変更を行いました豚の遺伝子。 Qihan Biotechは、2017年の設立以来、さまざまなゲノムエディターを実験してきました。彼女がPig3.0と呼んでいるこの最新バージョンは、最も広く編集されています。
この変更は、移植レシピエントにおける免疫拒絶、血液凝固、出血、および感染を防ぐように設計されています。
豚の腎臓、心臓または肺ができるように人の命を救うためには、人の免疫系をだまして、別の種に属していることを認識させないようにする必要があります。そこでCrispr遺伝子編集テクノロジーが登場し、研究者は複数の場所にある遺伝子の完全なセットに同時にターゲットを絞った変更を加えることができます。 CRISPRテクノロジーは、eGenesisによって使用され、移植後に人体に侵入する恐れのあるウイルスのグループを豚のゲノムから除去しました。彼らは現在、人の免疫系がそれらを拒絶しないように、細胞を異物として識別するマーカーを取り除くために働いています。
同社は9月21日にNaturalBiomedicalEngineeringでの調査結果を報告しました。
「これは力の誇示だ」と彼は言ったインタビュー Future Human ジェイ・フィッシュマン医師、マサチューセッツ総合病院移植プログラム副ディレクター、この研究には関与していない。 「移植に必要な臓器が足りません。私たちは今、動物の臓器を操作して、それらの臓器を機能させようとするツールを手に入れました。」
器官のサイズと同様の機能を考えると人間、豚は長い間人間の臓器移植のための有望な源として見られてきました。しかし、豚の臓器を人間に導入することには、急速な免疫拒絶と感染の可能性という2つの主な障害があります。
豚細胞の表面に分子があります人間の免疫系にとって異質に見える抗原と呼ばれます。その結果、人間に移植された豚の臓器は、重度の免疫反応を誘発し、急速な拒絶反応を引き起こします。豚の心臓弁は通常、何十年もの間人間に移植されてきましたが、豚の組織は化学物質で「固定」されているため、細胞はもはや生きていません。
昨年、医師はこの問題を次のように克服しました彼らが最初に遺伝子組み換え豚の皮膚を火傷の犠牲者に移植したときの免疫。豚は皮膚の拒絶を防ぐために特別に育てられました。ブタの皮膚移植片は一時的なものであり、最終的には人自身の体の皮膚に置き換わることが意図されていますが、ブタの臓器全体を使用するヒトでの臨床試験に向けた重要なステップと見なされています。
に対する別の潜在的な障害ブタからヒトへの臓器移植は、ブタのDNAに、ブタ内因性レトロウイルス（PERV）として知られる先天性ウイルスのファミリーが含まれているという事実です。これらのウイルスは移植中に人間に伝染する可能性がありますが、人間へのリスクはまだ不明です。
2017年には、LuhanYoungを含むChurchとその他の人々がChurch's Ph.D.は、CRISPRを使用した最初のプロトタイプ豚であるPERVを使用しない豚を報告しました。 2番目のバージョンであるPig2.0では、免疫システムに変更が加えられました。 Pig 3.0（Pig 3.0）は、これらすべての編集を組み合わせたものです。
「彼らはかなり健康だ」と将軍は言ったQihanBiotechのディレクター。 「これまでのところ、彼らは生理学、生殖能力、生殖能力の点で正常に見えます。」血液検査によると、編集された豚の肝臓、心臓、腎臓は正常に機能しています。
杭州に本拠を置くこの会社は、中国で約2,000頭の3.0頭の豚を生産しています。一部は交尾を許可され、結果として生じた子孫も両親と同じ遺伝子改変を持っています。
今問題は、それは本当にですかこれらの変更により、豚の臓器は人間の移植により適したものになります。 「私たちがとらなければならない信仰の飛躍は、彼らが今や人間の中で機能する器官を生み出すことです」とフィッシュマンは言います。 「しかし、それはまだわかりません。」
一般的に、それが可能かどうかの明確な画像が科学者はそれを持っていません。ただし、Revivicorの豚の臓器への取り組みは個人的なものであるとSmithsonianMagazineは述べています。現在の親会社であるRevivicorUnitedTherapeuticsの創設者であるMartinaRothblattには、一般的に致命的な肺疾患である肺動脈性高血圧症の娘がいます。これを治す唯一の方法は移植であるため、彼女は臓器移植と組織工学に時間とお金を費やしました。肺は免疫系の影響をより受けやすいため、リバイバーは肺ではなく心臓と肝臓に焦点を合わせています。彼らは、10年ぶりに完全な豚からヒトへの臓器移植を行いたいと述べた。
ロスブラットの夢は、Revivicor が新しい臓器の「組立ライン」ができて、「臓器が常に豊富にある」などということは、単なる夢にすぎません。臓器の完全性を維持する方法については大きな進歩が見られましたが、ブタからヒトへの直接移植はまだ遠い道のりです。
「免疫学的および病態生理学的問題、ブタの異種移植に関連する …これは重要であり、進化のスケールに沿ってブタと人間が分岐してから 8,000 万年が経過したという事実を反映している可能性が高い」とデビッド K.S.ピッツバーグ大学メディカルセンターのトーマス・E・スターズル移植研究所の外科医クーパー氏は、異種移植に関する2012年の論文でこう述べている。 「つまり、[ドイツの科学者]クラウス・ハマーの言葉を借りれば、私たちは『進化を出し抜こう』としているのです。」
記載されている免疫の問題に加えてヒトおよび種間の感染症に関して、科学者は道徳上の難しい一線を越える必要もあります。ベイリーの心臓移植は依然として物議を醸しており、患者側のインフォームド・コンセントと動物の福祉の両方について懸念がある。ご想像のとおり、動物愛護団体は臓器採取を目的とした動物の飼育に反対しています。 MIT テクノロジー レビューによると、「最後に医師が豚の心臓を人間に移植したのはインドで、彼は逮捕されました」 1996年の殺人罪で。」
動物からの臓器検査
編集された豚の臓器ができる前に人間に使用されます、それらは最初にサル、人間の近親者でテストされなければなりません。ヤン氏によると、QihanBiotechは豚から猿への「数十」の臓器移植を行ってきました。腎臓の必要性が非常に高いため、同社は腎臓に特別な注意を払っていますが、豚の他の臓器がサルにどのように住んでいるかを研究するために複数の臓器移植も行っています。ヤング氏によると、最近の変更により、サルの免疫反応は以前のブタのプロトタイプよりも軽度になりました。彼女は移植されたサルがどれくらい生き残ったかについては言いませんでした。
2016年、米国国立衛生研究所の研究者は、豚の心臓を2年以上バブーンで生き続け、これまでの記録をすべて破ったと発表しました。
イアンとチャーチはeGenesisの共同創設者でもあります。MIT Technology Reviewによると、ボストンにあるパートナー企業のQihan Biotechは、100を超える編集済み豚を生産しています。しかし、サルの研究は米国では費用がかかり、物議を醸しています。中国の規制は、人間以外の霊長類の研究をより助長しています。
フィッシュマンは、豚がそうであるという事実は、健康で繁殖力があり、正常な大きさの産子が産まれているということは、遺伝子操作が豚に悪影響を与えていないことを示す良い兆候です。しかし、CRISPR は完璧ではありません。よく知られている副作用の 1 つは、いわゆる「ターゲット外の」変更を加えてしまう可能性があることです。ゲノム内の他の場所での意図しない変化。これらの小さな DNA 変化の中には、おそらく無害なものもありますが、その他は健康に影響を与える可能性があります。
リスクと結果
ヤンと彼女のチームがシーケンスを使用したとき編集されたブタのオフターゲット効果を探しているゲノムは、いくつかの意図しない挿入と削除を発見しました。これらの意図しない変化は、体が必要とするタンパク質を作るための指示を含まない遺伝子の「非コーディング」遺伝子で発生しました。科学者たちはかつてゲノムのこの部分を「ジャンクDNA」と考えていましたが、今ではこれらの領域が重要な機能を持っている可能性があることを理解しています。
Muhammad Mohiuddin、MD、ディレクターメリーランド大学医学部の心臓異種移植プログラムは、この研究には関与していませんでしたが、広範な遺伝子修飾が動物の臓器の異常につながる可能性があると警告しています。
彼はまた、さまざまな臓器のためにできると言いますさまざまな遺伝子改変が必要です。 「未知のリスクを回避するために絶対に必要な数よりも多くの遺伝子を変更しないように注意する必要があります。」
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