Organų trūkumo problema
Organų transplantacija buvo viena iš fenomenalių medicinos sėkmės istorijų
Deja, transplantacijos bendruomenė to nedarosugebėjo patenkinti donorų organų poreikį. Per pastarąjį dešimtmetį donorų organų prieinamumas tikrai padidėjo. Bet taip yra dėl padidėjusio „gyvų“ donorų (pirmiausia inkstų, o tam tikru mastu - ir kepenų bei plaučių) skaičiaus ir vis dažniau naudojamų donorų organų iš mirusiųjų, kurie prieš daugelį metų buvo laikomi netinkamais naudoti.
Nepaisant plataus visuomenės švietimo apie organų donorystę, skirtumas tarp organų poreikio ir organų prieinamumo toliau didėja.
Laukiančiųjų sąraše yra 10 mirčiųpacientų per dieną, o pacientų laukimo laikas prie visų pagrindinių organų ir toliau ilgėja. Tai skatina mokslininkus ieškoti naujų donorų organų šaltinių. Pavyzdžiui, iš gyvūnų. Ar tai sėkminga?
Eksperimentai su gyvūnų organų transplantacijomis
Organų persodinimas iš žmogaus į kitągyvavo tik nuo 1950-ųjų, o mokslininkai beveik tiek pat laiko dirbo su organų transplantacijomis iš gyvūnų žmonėms - ksenotransplantacijomis. 60-aisiais Keithas Reemtsma eksperimentavo su šimpanzių inkstų persodinimu žmonėms. Daugelis eksperimentų nepavyko per kelias savaites, tačiau viena moteris gyveno devynis mėnesius. Dauguma kitų ksenotransplantacijos bandymų, ypač širdis ir plaučiai, sulaukė panašios sėkmės. 1984 m. Vienoje iš žymiausių rūšių persodinimo Leonardas Bailey persodino babuino širdį kūdikiui Baby Fay. Širdis sugedo po 20 dienų, tačiau po metų ji tapo vartais į pirmąją vaikų širdies transplantaciją vaikams. 2015 m., Pasitelkę genų inžineriją, mokslininkai, be kiaulės širdies, 136 dienas išsaugojo gyvą ir veikiantį pavianų inkstą.
Iki šiol tarprūšinės transplantacijos negalėjo būti palaikomos neribotą laiką. Faktas yra tas, kad žmogaus imuninė sistema yra sukurta taip, kad atmeta svetimkūnius, šiuo atveju - organus.
Problemų kyla atliekant laboratorinius tyrimuskai žmogaus kraujas pumpuojamas per kiaulės organus. Remiantis eksperimentais su kiaulių organų transplantacija, kurią atliko Revivicor, kuri, beje, sukūrė klonuotą avį Dolly ir dabar aktyviai dirba lėtai besivystančioje ksenotransplantacijos srityje, imuninį atsaką sukelia natūralūs antikūnai, nukreipti prieš galaktozės epitopą arba jo dalį. kiaulių ląstelių, kurios nustato, ar antikūnai prisitvirtins, ar ne. Taigi bendrovė stengiasi pakeisti šį epitopą, įtraukdama į kiaulių genomą žmogaus trombomoduliną – baltymą, dengiantį šiuos epitopus. Dėl to jie atrodo panašesni į žmones, todėl organizmas mažiau linkęs juos atmesti.
Iššūkis yra nukreipti į genuskuriuos žmogaus kūnas atmeta, ir tada rasti būdų, kaip juos redaguoti. Širdies transplantaciją išgyvenęs babuinas vartojo sunkų imunosupresinių vaistų kursą ir mirė, kai jis buvo sustabdytas. Tačiau mokslininkai nesiliauja bandę.
Kodėl kiaulės?
Kiaulės yra genetiškai toli nuo žmonių, bet jų organaiyra vienodo dydžio ir lengvai veisiami, todėl jie tapo ksenotransplantacijos arba ne žmogaus organų ar ląstelių transplantacijos į žmogaus kūną taikiniu. Kiaulių vožtuvai jau sėkmingai naudojami transplantuojant širdį.
Kiaulių organų transplantacijos problema
Kiaulių organai nėra natūraliai suderinami sužmogaus kūnai. Kad jie būtų tinkamesni, mokslininkai, pavyzdžiui, kinų biotechnologijų startuolis, kurį įkūrė Harvardo genetikos pradininkas George'as Churchas, daktaras, naudojo CRISPR (grupuojamas reguliariai tarpas tarp trumpų palindrominių pasikartojimų), kad vienu metu atliktų 42 pakeitimus. kiaulių genai. „Qihan Biotech“ eksperimentavo su įvairiais genomo redaktoriais nuo pat įkūrimo 2017 m. Ši naujausia versija, kurią ji vadina „Pig 3.0“, yra plačiausiai redaguojama.
Pakeitimai skirti užkirsti kelią imuniniam atmetimui, kraujo krešėjimui, kraujavimui ir infekcijai transplantacijos recipientams.
Kiaulės inkstai, širdis ar plaučiai galinorint išgelbėti žmogaus gyvybę, būtina apgauti žmogaus imuninę sistemą, kad ji nepripažintų, jog ji priklauso kitai rūšiai. Čia atsiranda „Crispr“ genų redagavimo technologija, leidžianti tyrėjams vienu metu atlikti tikslinius viso genų rinkinio pakeitimus keliose vietose. „EGenesis“ naudojo CRISPR technologiją, kad pašalintų virusų grupę iš kiaulės genomo, kad po transplantacijos į žmogaus organizmą gali patekti kai kurie baimės. Dabar jie taip pat stengiasi pašalinti žymenis, identifikuojančius ląsteles kaip svetimas, kad žmogaus imuninė sistema jų neatmestų.
Bendrovė apie natūralios biomedicinos inžinerijos išvadas pranešė rugsėjo 21 d.
„Tai jėgos demonstravimas“, - sakė jisinterviu su būsimu žmogumi Jay Fishmanu, medicinos mokslų daktaru, Masačusetso bendrosios ligoninės transplantacijos programos direktoriumi, kuris tyrime nedalyvavo. „Mes neturime pakankamai organų transplantacijai. Dabar turime įrankius, leidžiančius manipuliuoti gyvūnų organais, kad šie organai veiktų.
Atsižvelgiant į organų dydį ir panašias funkcijaskiaulės jau seniai laikomos perspektyviu žmogaus organų transplantacijos šaltiniu. Tačiau yra dvi pagrindinės kiaulių organų patekimo į žmones kliūtys: greitas imuninis atmetimas ir infekcijos galimybė.
Kiaulių ląstelių paviršiuje yra molekuliųvadinami antigenais, kurie, atrodo, yra svetimi žmogaus imuninei sistemai. Dėl to bet koks kiaulės organas, persodintas žmogui, sukels sunkų imuninį atsaką, dėl kurio greitai bus atmetama. Kiaulės širdies vožtuvai paprastai buvo persodinami žmonėms dešimtmečius, tačiau kiaulės audiniai „fiksuojami“ chemikalais, todėl ląstelės nebėra gyvos.
Pernai gydytojai šią problemą įveikėimunitetą, kai jie pirmą kartą persodino genetiškai modifikuotą kiaulės odą deginimo aukai. Kiaulės buvo specialiai auginamos, kad būtų išvengta odos atmetimo. Kiaulių odos skiepai turi būti laikini ir galiausiai pakeisti paties žmogaus kūno oda, tačiau jie laikomi pagrindiniu žingsniu link klinikinių tyrimų su žmonėmis, kurie naudojasi visais kiaulių organais.
Dar viena potenciali kliūtisorganų transplantacija iš kiaulių žmonėms yra tai, kad kiaulių DNR yra įgimtų virusų, vadinamų kiaulių endogeniniais retrovirusais arba PERV, šeima. Šie virusai gali būti perduodami žmonėms transplantacijos metu, tačiau jų rizika žmonėms vis dar neaiški.
2017 m. Bažnyčia ir kiti, įskaitant Luhaną Youngą,Bažnyčios daktaras pranešė apie pirmąjį kiaulės prototipą su CRISPR: kiaulė be PERV. Antrojoje versijoje „Pig 2.0“ buvo pakitusi imuninė sistema. „Pig 3.0“ („Pig 3.0“) sujungiami visi šie pakeitimai.
„Jie gana sveiki“, - sakė generolas„Qihan Biotech“ direktorius. - Kol kas jie atrodo normaliai pagal savo fiziologiją, vaisingumą ir vaisingumą. Remiantis kraujo tyrimais, redaguotų kiaulių kepenys, širdis ir inkstai veikia normaliai.
Hangdžou įsikūrusi įmonė Kinijoje pagamino apie 2000 galvijų iš 3,0 kiaulių. Kai kuriems buvo leista poruotis, o palikuonys taip pat turi tas pačias genetines modifikacijas kaip ir jų tėvai.
Dabar kyla klausimas, ar tikraidėl šių modifikacijų kiaulių organai yra tinkamesni žmogaus transplantacijai. „Tikėjimo šuolis, kurio turime imtis, yra tai, kad jie dabar sukurs organus, kurie veikia žmones“, - sako Fishmanas. - Bet mes to dar nežinome.
Apskritai, nors ir aiškus vaizdas, ar tai įmanomamokslininkai jo neturi. Tačiau „Revivicor“ įsipareigojimas kiaulių organams yra asmeniškas, pažymi „Smithsonian Magazine“. Martina Rothblatt, dabartinės patronuojančios bendrovės „Revivicor United Therapeutics“ įkūrėja, turi dukterį, sergančią plaučių arterine hipertenzija, dažniausiai mirtina plaučių liga. Vienintelis būdas tai išgydyti yra transplantacija, todėl ji praleido laiką ir pinigus organų transplantacijai ir audinių inžinerijai. „Revivicor“ sutelkia dėmesį į širdį ir kepenis, o ne į plaučius, nes plaučius labiau veikia imuninė sistema. Jie sakė, kad nori atlikti pirmą pilną kiaulių organų transplantaciją per dešimtmetį.
Rothblatto svajonė – tapti Revivicornaujų organų „surinkimo linija“, kad „jų visada būtų daug“, tėra svajonė. Nors padaryta didelė pažanga siekiant išlaikyti organų vientisumą, tiesioginė kiaulės transplantacija žmogui dar toli.
„Imunologinės ir patofiziologinės problemos,susijusi su kiaulių ksenotransplantacija … yra reikšmingi ir greičiausiai atspindi faktą, kad praėjo 80 milijonų metų nuo tada, kai kiaulės ir žmonės išsiskyrė evoliucijos mastu“, – rašė David K.S. Cooperis, Pitsburgo universiteto medicinos centro Thomaso E. Starzlo transplantacijos instituto chirurgas, 2012 m. straipsnyje apie ksenotransplantaciją. „Taigi, [vokiečių mokslininko] Klauso Hammero žodžiais, mes bandome „pergudrauti evoliuciją“.
Be išvardintų imuniteto problemųžmonių ir tarprūšinių infekcijų, mokslininkams taip pat reikia peržengti sunkią moralinę ribą. Bailey širdies persodinimas vis dar yra prieštaringas, todėl susirūpinimą kelia tiek informuotas paciento sutikimas, tiek gyvūnų gerovė. Gyvūnų teisių grupės, kaip ir galima tikėtis, prieštarauja gyvūnų auginimui, siekiant paimti jų organus. Pagal MIT Technology Review: „Paskutinį kartą, kai gydytojas persodino kiaulės širdį žmogui Indijoje, jis buvo suimtas. už nužudymą 1996 m.“ .
Organų tyrimai iš gyvūnų
Kol redaguoti kiaulių organai galibus naudojami žmonėms, juos pirmiausia reikia išbandyti su beždžionėmis, artimais žmonių giminaičiais. Pasak Yango, „Qihan Biotech“ atliko „dešimtis“ organų transplantacijų nuo kiaulių iki beždžionių. Bendrovė ypatingą dėmesį skiria inkstams, nes jų poreikis yra labai didelis, tačiau taip pat atlieka keletą organų transplantacijų, kad ištirtų, kaip kiti kiaulės organai gyvena beždžionėse. Youngas teigė, kad dėl pastarųjų pokyčių beždžionių imuninis atsakas buvo silpnesnis nei ankstesnių kiaulių prototipų. Ji atsisakė pasakyti, kiek laiko išgyveno persodintos beždžionės.
2016 m. JAV nacionalinių sveikatos institutų mokslininkai paskelbė, kad pavyko pavėsinėje išlaikyti kiaulės širdį gyvą daugiau nei dvejus metus, sumušant visus ankstesnius rekordus.
Ianas ir Churchas taip pat yra „eGenesis“ įkūrėjai.partnerių kompanija „Qihan Biotech“ Bostone, kuri pagamino daugiau nei 100 redaguotų kiaulių, skelbiama „MIT Technology Review“. Tačiau beždžionių tyrimai Jungtinėse Valstijose yra brangūs ir prieštaringi, o Kinijos reglamentai labiau tinka tyrimams su primatais.
Fishman sako, kad tai, kad kiaulės atrodosveikos ir vaisingos bei normalaus dydžio vados yra geras ženklas, kad genetinė manipuliacija kiaulėms nepakenkė. Tačiau CRISPR nėra tobulas: vienas iš gerai žinomų jo šalutinių poveikių yra tai, kad jis gali atlikti vadinamuosius „netikslinius“ pakeitimus — nenumatytų pokyčių kitose genomo vietose. Kai kurie iš šių nedidelių DNR pokyčių greičiausiai yra nekenksmingi, tačiau kiti gali turėti pasekmių sveikatai.
Rizika ir pasekmės
Kai Yang ir jos komanda naudojo sekos nustatymągenomas, ieškodamas redaguotų kiaulių netikslinio poveikio, rado keletą netyčinių įterpimų ir ištrynimų. Šie nenumatyti pokyčiai įvyko tų „nekoduojančiuose“ genuose, kuriuose nėra nurodymų, kaip pagaminti kūnui reikalingus baltymus. Mokslininkai kadaise manė, kad ši genomo dalis yra „šiukšlių DNR“, tačiau dabar jie supranta, kad šios sritys gali atlikti svarbias funkcijas.
Muhammadas Mohiuddinas, MD, direktoriusMerilendo universiteto medicinos mokyklos širdies ksenotransplantacijos programa, kuri nedalyvavo šiame darbe, įspėja, kad dėl didelių genų modifikacijų gali atsirasti gyvūnų organų anomalijų.
Jis taip pat sako, kad skirtingiems organams galireikalingos skirtingos genetinės modifikacijos. "Turime būti atsargūs, kad nekeistume daugiau genų, nei yra būtina, kad išvengtume nežinomos rizikos".
Taip pat skaitykite
Kasmetinė misija Arktyje baigėsi ir duomenys nuvilia. Kas laukia žmonijos?
Mokslininkai išsiaiškino, kodėl vaikai yra pavojingiausi COVID-19 nešiotojai
JAV rastas ir sunaikintas Azijos žudikų širšių lizdas