장기 부족 문제
장기 이식은 의학의 놀라운 성공 사례 중 하나입니다.
불행히도 이식 커뮤니티는장기 기증에 대한 수요를 충족시킬 수있었습니다. 지난 10 년 동안 기증 기관의 가용성이 확실히 증가했습니다. 그러나 이것은 "살아있는"기증자 (주로 신장, 그리고 어느 정도는 간과 폐)의 수가 증가하고, 수년 전에는 사용할 수없는 것으로 간주되었던 죽은 기증자의 장기를 점점 더 자주 사용하기 때문입니다.
장기 기증에 대한 광범위한 공공 교육에도 불구하고 장기의 필요성과 장기의 가용성 사이의 격차는 계속해서 확대되고 있습니다.
대기자 명단 사망자는 10명일일 환자 수와 모든 주요 장기에 대한 환자 대기 시간이 계속 증가하고 있습니다. 이로 인해 과학자들은 기증 장기의 새로운 출처를 찾게 되었습니다. 예를 들어, 동물에게서. 성공했나요?
동물 장기 이식 실험
사람에서 사람으로 장기 이식1950 년대 이후로 과학자들은 동물에서 인간으로의 장기 이식 (이종 이식)을 거의 오랫동안 연구 해 왔습니다. 60 년대에 Keith Reemtsma는 침팬지 신장을 인간에게 이식하는 실험을했습니다. 대부분의 실험은 몇 주 내에 실패했지만 한 여성은 9 개월 동안 살았습니다. 이종 이식에 대한 대부분의 다른 시도, 특히 심장과 폐는 비슷한 성공을 거두었습니다. 1984 년에 가장 유명한 종간 이식 중 하나에서 Leonard Bailey는 개코 원숭이의 심장을 아기 인 Baby Fay에게 이식했습니다. 심장은 20 일 만에 실패했지만 1 년 후 최초의 소아 인간 대 인간 심장 이식의 관문이되었습니다. 2015 년에 과학자들은 유전 공학을 사용하여 돼지의 심장과 함께 살아 있고 작동하는 개코 원숭이 신장을 136 일 동안 보존했습니다.
지금까지 종간 이식은 무기한 지속될 수 없었습니다. 사실 인간의 면역 체계는 이물질,이 경우 장기를 거부하는 방식으로 구축되었습니다.
실험실 테스트에서 문제가 발생함인간의 혈액이 돼지의 장기를 통해 펌핑될 때. 우연히 복제된 양 Dolly를 만들었고 현재 천천히 발전하는 이종 이식 분야에서 활발히 활동하고 있는 Revivicor의 돼지 장기 이식 실험에 따르면, 면역 반응은 갈락토스의 에피토프에 대한 천연 항체에 의해 촉발됩니다. 항체가 스스로 부착되는지 여부를 결정하는 돼지의 세포. 그래서 회사는 이러한 에피토프를 덮는 단백질인 인간 트롬보모듈린을 돼지 게놈에 추가하여 이 에피토프를 변경하기 위해 노력하고 있습니다. 이렇게 하면 더 인간처럼 보이게 되어 신체가 거부할 가능성이 줄어듭니다.
문제는 유전자를 표적으로 삼는 것이다.인체에서 거부되는 내용을 편집하는 방법을 찾는 것입니다. 심장이식 수술에서 살아남은 개코원숭이는 면역억제제를 과중하게 복용하던 중 약물이 중단되자 사망했다. 그러나 과학자들은 노력을 멈추지 않습니다.
왜 돼지인가?
돼지는 유 전적으로 인간과는 거리가 멀지 만 장기는크기가 같고 번식하기 쉽기 때문에 비인간 장기 또는 세포를 인체에 이식하거나 이종 이식의 대상이되었습니다. 돼지 판막은 이미 심장 이식에 성공적으로 사용되었습니다.
돼지 장기 이식 문제
돼지 기관은 자연적으로 호환되지 않습니다.인체. 이를 더 적절하게 만들기 위해 하버드 유전학의 선구자 인 George Church 박사가 설립 한 중국 생명 공학 스타트 업과 같은 과학자들은 CRISPR (정기적으로 간격을 둔 짧은 회문 반복으로 클러스터링 됨)을 사용하여 13 개에서 42 개를 동시에 수정했습니다. 돼지 유전자. Qihan Biotech는 2017 년 창립 이래 다양한 게놈 편집기를 실험 해 왔습니다. 그녀가 Pig 3.0이라고 부르는이 최신 버전은 가장 널리 편집되었습니다.
이러한 변화는 이식 수혜자의 면역 거부, 혈액 응고, 출혈 및 감염을 방지하도록 설계되었습니다.
돼지의 신장, 심장 또는 폐가사람의 생명을 구하려면 다른 종에 속한다는 것을 인식하지 못하도록 사람의 면역 체계를 속일 필요가 있습니다. 여기에서 Crispr 유전자 편집 기술이 도입되어 연구자들이 여러 위치에있는 완전한 유전자 세트를 동시에 목표로 변경할 수 있습니다. CRISPR 기술은 이식 후 약간의 두려움이 인체에 들어갈 수 있다는 돼지 게놈에서 바이러스 그룹을 제거하기 위해 eGenesis에서 사용되었습니다. 그들은 또한 세포를 이물질로 식별하는 마커를 제거하여 사람의 면역 체계가 거부하지 않도록 노력하고 있습니다.
이 회사는 9 월 21 일 자연 생명 공학에 연구 결과를보고했다.
“이것은 무력의 과시이다”라고 그는 말했다.인터뷰 미래 인간 Jay Fishman 박사, 매사추세츠 종합병원 이식 프로그램 부국장, 본 연구에는 참여하지 않았습니다. “이식을 위한 장기가 충분하지 않습니다. 이제 우리는 동물의 장기를 조작하여 해당 장기가 작동하도록 할 수 있는 도구를 갖게 되었습니다.”
다음과 유사한 장기 및 기능의 크기를 감안할 때인간, 돼지는 인간 장기 이식의 유망한 공급원으로 오랫동안 여겨져 왔습니다. 그러나 인간에게 돼지 장기를 도입하는 데는 두 가지 주요 장애물이 있습니다. 즉, 빠른 면역 거부 반응과 감염 가능성입니다.
돼지 세포 표면에는 분자가 있습니다인간 면역 체계에 이질적인 것으로 보이는 항원이라고합니다. 결과적으로 인간에게 이식 된 돼지 장기는 심각한 면역 반응을 유발하여 빠른 거부 반응을 유발합니다. 돼지 심장 판막은 일반적으로 수십 년 동안 인간에게 이식되었지만 돼지 조직은 화학 물질로 "고정"되어 세포가 더 이상 살아 있지 않습니다.
작년에 의사들은이 문제를화상 피해자에게 유전자 변형 돼지 가죽을 처음 이식했을 때 면역력이 있습니다. 돼지는 피부 거부 반응을 방지하기 위해 특별히 키 웠습니다. 돼지 피부 이식은 일시적이고 궁극적으로 사람의 신체 피부로 대체되어야하지만, 전체 돼지 장기를 사용하는 인간을 대상으로 한 임상 시험을 향한 핵심 단계로 간주됩니다.
또 다른 잠재적 장애물돼지에서 인간으로의 장기 이식은 돼지의 DNA에 돼지 내인성 레트로 바이러스 또는 PERV로 알려진 선천성 바이러스 계열이 포함되어 있다는 사실입니다. 이 바이러스는 이식 중에 사람에게 전염 될 수 있지만 사람에 대한 위험은 아직 명확하지 않습니다.
2017 년에는 루 한영을 비롯한 교회 등이Church 's Ph.D.는 CRISPR이있는 최초의 프로토 타입 돼지 인 PERV가없는 돼지를보고했습니다. 두 번째 버전 인 Pig 2.0은 면역 체계가 변경되었습니다. Pig 3.0 (Pig 3.0)은 이러한 모든 편집을 결합합니다.
"그들은 꽤 건강합니다."장군이 말했다Qihan Biotech 이사. "지금까지는 생리, 생식력 및 생식력 측면에서 정상으로 보입니다." 혈액 검사에 따르면 편집 된 돼지의 간, 심장 및 신장이 정상적으로 기능하고 있습니다.
항저우에 본사를 둔이 회사는 중국에서 약 2,000 마리의 돼지 3.0 마리를 생산했습니다. 일부는 짝짓기를 허용했으며 결과로 생긴 자손도 부모와 동일한 유전 적 변형을 가지고 있습니다.
이제 문제는 정말이러한 변형은 돼지 장기를 인간 이식에 더 적합하게 만듭니다. "우리가 취해야 할 믿음의 도약은 그들이 이제 인간에게 기능하는 기관을 생산할 것이라는 것입니다."라고 Fishman은 말합니다. "그러나 우리는 아직 그것을 모릅니다."
일반적으로 가능 여부에 대한 명확한 그림을과학자들은 그것을 가지고 있지 않습니다. 그러나 Revivicor의 돼지 기관에 대한 헌신은 개인적이라고 Smithsonian Magazine은 말합니다. 현재 모회사 인 Revivicor United Therapeutics의 설립자 인 Martina Rothblatt는 흔히 치명적인 폐 질환 인 폐동맥 고혈압을 앓고있는 딸을두고 있습니다. 이를 치료하는 유일한 방법은 이식하는 것이므로 그녀는 장기 이식과 조직 공학에 시간과 돈을 썼습니다. Revivicor는 폐가 면역 체계의 영향을 더 많이 받기 때문에 폐가 아닌 심장과간에 중점을 둡니다. 그들은 10 년 만에 최초의 완전한 돼지-인간 장기 이식을하고 싶다고 말했습니다.
Rothblatt의 꿈은 Revivicor가 되는 것입니다.새로운 장기를 위한 “조립 라인”, 그래서 “항상 풍부할 것”은 단지 꿈일 뿐입니다. 장기가 완전성을 유지하는 방법에 있어서 상당한 진전이 이루어졌지만, 돼지에서 인간으로의 직접 이식은 아직 갈 길이 멀습니다.
"면역학적, 병리생리학적 문제,돼지의 이종 이식과 관련됨 … 이는 중요하며 돼지와 인간이 진화적 규모에 따라 갈라진 지 8천만년이 지났다는 사실을 반영하는 것 같습니다.”라고 David K.S. 피츠버그 대학 의료 센터의 Thomas E. Starzl 이식 연구소의 외과 의사인 Cooper는 이종 이식에 관한 2012년 기사에서 이렇게 말했습니다. "그래서 [독일 과학자] 클라우스 해머(Klaus Hammer)의 말에 따르면 우리는 '진화를 능가'하려고 노력하고 있습니다."
나열된 면역 문제 외에도인간과 종간 감염으로 인해 과학자들은 어려운 도덕적 선을 넘어야 합니다. 베일리의 심장 이식은 여전히 논란의 여지가 있으며, 환자 측의 사전 동의와 동물의 복지에 대한 우려가 있습니다. 예상할 수 있듯이 동물 권리 단체는 장기 적출을 목적으로 동물을 사육하는 것을 반대합니다. MIT Technology Review에 따르면, "의사가 마지막으로 돼지 심장을 인간에게 이식한 것은 인도에서였습니다. 그는 체포되었습니다. 1996년 살인 혐의로.”
동물의 장기 검사
편집 된 돼지 기관은인간에게 사용될 것이며, 먼저 원숭이, 가까운 인간 친척에게 테스트되어야합니다. Yang에 따르면 Qihan Biotech는 돼지에서 원숭이로 "수십"건의 장기 이식을 수행했습니다. 이 회사는 신장에 대한 필요성이 매우 높기 때문에 특별히 신경을 쓰지만, 다른 돼지 장기가 원숭이에서 어떻게 사는지 연구하기 위해 여러 장기 이식을 수행합니다. 최근의 변화는 이전 돼지 프로토 타입보다 원숭이에서 덜 심각한 면역 반응을 가져 왔다고 Young은 말했다. 그녀는 이식 된 원숭이가 얼마나 오래 살아남 았는지 밝히기를 거부했습니다.
2016 년에 미국 국립 보건원의 연구원들은 개코 원숭이에서 돼지의 심장을 2 년 넘게 살려 두 었으며 이전 기록을 모두 깨뜨렸다 고 발표했습니다.
Ian과 Church는 eGenesis의 공동 설립자이기도합니다.MIT Technology Review에 따르면 100 개 이상의 편집 돼지를 생산 한 보스턴의 파트너 회사 Qihan Biotech. 그러나 원숭이에 대한 연구는 미국에서 비용이 많이 들고 논란의 여지가 있으며, 중국 규정은 인간이 아닌 영장류에 대한 연구에 더 도움이됩니다.
Fishman은 돼지가 보인다는 사실을 말합니다.건강하고 번식력이 있으며 정상적인 크기의 새끼를 낳는다는 것은 유전자 조작이 돼지에게 해를 끼치지 않았다는 좋은 신호입니다. 그러나 CRISPR는 완벽하지 않습니다. 잘 알려진 부작용 중 하나는 소위 "목표를 벗어난" 변경을 할 수 있다는 것입니다. 게놈의 다른 곳에서 의도하지 않은 변화가 발생합니다. 이러한 작은 DNA 변화 중 일부는 무해할 가능성이 높지만 일부는 건강에 영향을 미칠 수 있습니다.
위험 및 결과
Yang과 그녀의 팀이 시퀀싱을 사용했을 때편집 된 돼지에서 표적을 벗어난 효과를 찾는 게놈은 의도하지 않은 삽입과 결실을 발견했습니다. 이러한 의도하지 않은 변화는 신체가 필요로하는 단백질을 만드는 지침을 포함하지 않는 유전자의 "비 코딩"유전자에서 발생했습니다. 과학자들은 한때 게놈의이 부분을 "정크 DNA"라고 생각했지만 이제는 이러한 영역이 중요한 기능을 가질 수 있음을 이해합니다.
Muhammad Mohiuddin, MD, 이사이 연구에 참여하지 않은 메릴랜드 의과 대학의 심장 이종 이식 프로그램은 광범위한 유전자 변형이 동물 기관의 이상을 유발할 수 있다고 경고합니다.
그는 또한 다른 기관에 대해다른 유전자 변형이 필요합니다. "우리는 알려지지 않은 위험을 피하기 위해 절대적으로 필요한 것보다 더 많은 유전자를 변경하지 않도록주의해야합니다."
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