Problema lipsei de organ
Transplantul de organe a fost una dintre poveștile fenomenale de succes ale medicinei
Din păcate, comunitatea de transplanturi nua reușit să răspundă cererii de organe donatoare. Cu siguranță a existat o creștere a disponibilității organelor donatoare în ultimul deceniu. Acest lucru se datorează însă creșterii numărului de donatori „vii” (în principal rinichi, și într-o oarecare măsură - ficat și plămâni) și utilizării din ce în ce mai frecvente a organelor donatorilor din morți, care în urmă cu mulți ani erau considerate inutilizabile.
Decalajul dintre necesitatea organelor și disponibilitatea organelor continuă să crească, în ciuda educației publice extinse cu privire la donarea de organe.
Decesele pe lista de așteptare sunt 10pacienți pe zi, iar timpii de așteptare ale pacienților pentru toate organele majore continuă să crească. Acest lucru îi determină pe oamenii de știință să caute noi surse de organe donatoare. De exemplu, de la animale. Are succes?
Experimente de transplant de organe animale
Transplant de organ de la o persoană la altaa existat abia din anii 1950, iar oamenii de știință au lucrat la transplanturi de organe de la animale la oameni - xenotransplant - de aproape atât de mult timp. În anii 60, Keith Reemtsma a experimentat cu transplantul de rinichi de cimpanzeu la oameni. Majoritatea experimentelor au eșuat în câteva săptămâni, dar o femeie a trăit nouă luni. Cele mai multe alte încercări de xenotransplant, în special inima și plămânii, au avut un succes similar. În 1984, într-unul dintre cele mai faimoase transplanturi inter-specii, Leonard Bailey a transplantat inima unui babuin într-un bebeluș, Baby Faye. Inima a eșuat după 20 de zile, dar un an mai târziu a devenit poarta către primul transplant de inimă om la om pediatric. În 2015, utilizând ingineria genetică, oamenii de știință, pe lângă inima porcului, au păstrat un rinichi de babuin viu și funcțional timp de 136 de zile.
Până acum, transplanturile interspecifice nu au putut fi susținute la nesfârșit. Faptul este că sistemul imunitar uman este construit în așa fel încât să respingă corpurile străine, în acest caz, organele.
Probleme apar la testele de laboratorcând sângele uman este pompat prin organele unui porc. Conform experimentelor cu transplantul de organe de porc realizate de Revivicor, care, de altfel, a creat oaia clonată Dolly și acum lucrează activ în domeniul xenotransplantului care se dezvoltă lent, răspunsul imun este declanșat de anticorpii naturali direcționați împotriva epitopului galactozei sau a părții. a celulelor porcului care determină dacă anticorpii se atașează sau nu. Deci, compania lucrează pentru a schimba acest epitop prin adăugarea de trombomodulină umană, o proteină care acoperă acești epitopi, la genomul porcului. Acest lucru le face să pară mai asemănătoare oamenilor și, prin urmare, mai puțin probabil ca organismul să le respingă.
Provocarea este de a viza genelecare sunt respinse de corpul uman și apoi găsiți modalități de a le edita. Babuinul care a supraviețuit transplantului de inimă urma un curs intens de medicamente imunosupresoare și a murit când a fost oprit. Dar oamenii de știință nu încetează să încerce.
De ce porci?
Porcii sunt departe genetic de oameni, dar organele lorAu aceeași dimensiune și sunt ușor de reprodus, motiv pentru care au devenit ținte pentru xenotransplant sau transplant de organe sau celule neumane în corpul uman. Supapele porcine au fost deja utilizate cu succes în transplanturile de inimă.
Problema transplantului de organe de porc
Organele porcine nu sunt în mod natural compatibile cucorpuri umane. Pentru a le face mai adecvate, oamenii de știință, de exemplu, un startup chinez de biotehnologie fondat de pionierul geneticii Harvard, George Church, Ph.D., au folosit CRISPR (grupate în mod regulat, repartizate scurte repetări palindromice) pentru a efectua 42 de modificări simultane în 13 gene de porc. Qihan Biotech a experimentat cu diferiți editori de genom de la înființarea sa în 2017. Această ultimă versiune, pe care ea o numește Pig 3.0, este cea mai larg editată.
Modificările sunt concepute pentru a preveni respingerea imunității, coagularea sângelui, sângerarea și infecția la pacienții cu transplant.
Astfel încât un rinichi de porc, inimă sau plămân să poatăpentru a salva viața unei persoane, este necesar să păcălească sistemul imunitar al persoanei astfel încât să nu recunoască faptul că aparține unei alte specii. Aici intervine tehnologia de editare a genei Crispr, care permite cercetătorilor să facă schimbări specifice unui set complet de gene în mai multe locații simultan. Tehnologia CRISPR a fost utilizată de eGenesis pentru a îndepărta un grup de viruși din genomul porcului că unele frici pot pătrunde în corpul uman după transplant. Acum lucrează și la eliminarea markerilor care identifică celulele ca străine, astfel încât sistemul imunitar al persoanei să nu le respingă.
Compania a raportat concluziile sale în Ingineria Biomedicală Naturală pe 21 septembrie.
„Acesta este o demonstrație de forță”, a spusinterviu Future Human Jay Fishman, MD, director asociat al programului de transplant la Spitalul General din Massachusetts, care nu a fost implicat în studiu. „Nu avem suficiente organe pentru transplant. Acum avem instrumente care ne permit să manipulăm organele animalelor pentru a încerca să le facem să funcționeze.”
Având în vedere dimensiunea organelor și funcții similare cuuman, porcii au fost mult timp priviți ca o sursă promițătoare pentru transplanturile de organe umane. Dar există două obstacole principale în calea introducerii organelor de porc la om: respingerea imună rapidă și posibilitatea infecției.
Pe suprafața celulelor porcine există moleculenumite antigene, care par a fi străine sistemului imunitar uman. Ca rezultat, orice organ de porc transplantat la un om va provoca un răspuns imun sever, ducând la respingerea rapidă. Valvele cardiace de porc au fost de obicei transplantate la oameni de zeci de ani, dar țesutul porc este „fixat” cu substanțe chimice, astfel încât celulele să nu mai fie în viață.
Anul trecut, medicii au depășit această problemăimunitate atunci când au transplantat prima dată pielea de porc modificată genetic într-o victimă a arsurilor. Porcii au fost crescuți special pentru a preveni respingerea pielii. În timp ce grefele de piele de porc trebuie să fie temporare și în cele din urmă înlocuite cu pielea din corpul unei persoane, ele sunt văzute ca un pas cheie către studiile clinice la oameni care utilizează organe de porc întregi.
Un alt potențial obstacol în caleatransplantul de organe de la porci la oameni este faptul că porcii conțin în ADN-ul lor o familie de virusuri congenitale cunoscute sub numele de retrovirusuri endogene porcine sau PERV. Aceste virusuri pot fi transmise oamenilor în timpul transplantului, dar riscul lor pentru oameni este încă neclar.
În 2017, Church și alții, inclusiv Luhan Young,Doctorul Bisericii a raportat primul prototip de porc cu CRISPR: un porc fără PERV. A doua versiune, Pig 2.0, a avut modificări ale sistemului imunitar. Pig 3.0 (Pig 3.0) combină toate aceste editări.
„Sunt destul de sănătoși”, a spus generalulDirector Qihan Biotech. „Până în prezent, arată normal în ceea ce privește fiziologia, fertilitatea și fertilitatea lor”. Conform analizelor de sânge, ficatul, inima și rinichii porcilor modificați funcționează normal.
Compania cu sediul în Hangzhou a produs aproximativ 2.000 de capete de porci 3.0 în China. Unora li s-a permis să se împerecheze, iar descendenții rezultați poartă, de asemenea, aceleași modificări genetice ca și părinții lor.
Acum întrebarea este, este cu adevărataceste modificări fac organele porcine mai potrivite pentru transplantul uman. „Saltul de credință pe care trebuie să-l luăm este că acum vor produce organe care funcționează la oameni”, spune Fishman. - Dar încă nu știm asta.
În general, în timp ce o imagine clară dacă este posibiloamenii de știință nu o au. Cu toate acestea, urmărirea de către Revivicor a organelor de porc este personală, notează revista Smithsonian. Martina Rothblatt, fondatoarea actualei companii-mamă Revivicor United Therapeutics, are o fiică cu hipertensiune arterială pulmonară, o boală pulmonară frecvent fatală. Singura modalitate de a vindeca acest lucru este cu un transplant, așa că a cheltuit timp și bani pe transplanturi de organe și ingineria țesuturilor. Revivicor se concentrează mai degrabă pe inimă și ficat decât pe plămâni, deoarece plămânii sunt mai afectați de sistemul imunitar. Ei au spus că vor să facă primul transplant complet de organ de porc la om în ultimul deceniu.
Visul lui Rothblatt este ca Revivicor să devinăo „linie de asamblare” pentru organe noi, astfel încât „ele să fie mereu din abundență”, este doar un vis. Deși s-au făcut progrese semnificative în ceea ce privește modul în care organele își mențin integritatea, transplantul direct de la porc la om este încă departe.
„Probleme imunologice și fiziopatologice,asociat cu xenotransplantul de porci … sunt semnificative și reflectă probabil faptul că au trecut 80 de milioane de ani de când porcii și oamenii s-au separat pe scara evolutivă”, a scris David K.S. Cooper, chirurg la Institutul de Transplant Thomas E. Starzl de la Centrul Medical al Universității din Pittsburgh, într-un articol din 2012 despre xenotransplant. „Așadar, în cuvintele [omul de știință german] Klaus Hammer, încercăm să „depășim evoluția”.
Pe lângă problemele de imunitate enumerateinfecții umane și interspecii, oamenii de știință trebuie, de asemenea, să treacă o linie morală dificilă. Transplantul de inimă al lui Bailey este încă controversat și există preocupări atât cu privire la consimțământul informat din partea pacientului, cât și la bunăstarea animalelor. Grupurile pentru drepturile animalelor, așa cum v-ați putea aștepta, se opun creșterii animalelor în scopul recoltării organelor acestora. Conform MIT Technology Review, „Ultima dată când un medic a transplantat o inimă de porc într-un om a fost în India, a fost arestat. pentru crimă în 1996.” .
Testarea organelor de la animale
Înainte ca organele de porc editate să poatăvor fi folosite pe oameni, trebuie mai întâi să fie testate pe maimuțe, rude umane apropiate. Potrivit lui Yang, Qihan Biotech a efectuat „zeci” de transplanturi de organe de la porc la maimuță. Compania acordă o atenție deosebită rinichilor, deoarece necesitatea acestora este foarte mare, dar efectuează, de asemenea, mai multe transplanturi de organe pentru a studia modul în care alte organe de porc trăiesc în maimuțe. Modificările recente au dus la răspunsuri imune mai puțin severe la maimuțe decât la prototipurile anterioare de porc, a spus Young. Ea a refuzat să spună cât timp au supraviețuit maimuțele transplantate.
În 2016, cercetătorii de la Institutele Naționale de Sănătate din SUA au anunțat că au reușit să păstreze inima unui porc vie într-un babuin timp de peste doi ani, doborând toate recordurile anterioare.
Ian și Church sunt, de asemenea, cofondatori ai eGenesis.compania parteneră Qihan Biotech din Boston, care a produs peste 100 de porci editați, conform MIT Technology Review. Dar cercetarea la maimuțe este costisitoare și controversată în Statele Unite, iar reglementările chineze sunt mai favorabile cercetării primatelor neumane.
Fishman spune că faptul că porcii parsănătos și fertil și a avea pui de dimensiuni normale este un semn bun că manipularea genetică nu a dăunat porcilor. Dar CRISPR nu este perfect: unul dintre efectele sale secundare binecunoscute este că poate face așa-numitele modificări „în afara țintei” — modificări neintenționate în altă parte a genomului. Unele dintre aceste mici modificări ale ADN-ului sunt probabil inofensive, dar altele pot avea consecințe asupra sănătății.
Riscuri și consecințe
Când Yang și echipa ei au folosit secvențiereagenomului pentru a căuta efecte în afara țintei la porcii editați, au găsit mai multe inserții și ștergeri neintenționate. Aceste modificări neintenționate au avut loc în genele „necodificate” ale celor care nu conțin instrucțiuni pentru fabricarea proteinelor de care are nevoie corpul. Oamenii de știință au considerat odată această parte a genomului „ADN junk”, dar acum înțeleg că aceste zone pot avea funcții importante.
Muhammad Mohiuddin, MD, directorun program de xenotransplant cardiac de la Facultatea de Medicină a Universității din Maryland, care nu a fost implicat în lucrare, avertizează că modificările genetice ample pot duce la anomalii ale organelor animale.
El mai spune că pentru diferite organe se poatesunt necesare modificări genetice diferite. "Trebuie să fim atenți să nu schimbăm mai multe gene decât sunt absolut necesare pentru a evita riscurile necunoscute."
Citește și
Misiunea anuală în Arctica s-a încheiat, iar datele sunt dezamăgitoare. Ce așteaptă omenirea?
Oamenii de știință au aflat de ce copiii sunt cei mai periculoși purtători de COVID-19
Cuib de viespe ucigașe asiatice găsite și distruse în SUA