Problém s nedostatkom orgánov
Transplantácia orgánov bola jedným z fenomenálnych úspechov medicíny
Transplantačná komunita to, bohužiaľ, nerobídokázala uspokojiť dopyt po darcovských orgánoch. Dostupnosť darcovských orgánov sa za posledné desaťročie určite zvýšila. Je to však spôsobené nárastom počtu „živých“ darcov (predovšetkým obličiek, a do istej miery aj pečeňou a pľúcami) a čoraz častejším používaním darcovských orgánov od mŕtvych, ktoré sa pred mnohými rokmi považovali za nevhodné.
Rozdiel medzi potrebou orgánov a dostupnosťou orgánov sa stále prehlbuje napriek rozsiahlemu verejnému vzdelávaniu o darcovstve orgánov.
Úmrtia na čakacej listine sú 10pacientov za deň a čakacie doby pacientov pre všetky hlavné orgány sa naďalej predlžujú. Vedie to vedcov k hľadaniu nových zdrojov darcovských orgánov. Napríklad zo zvierat. Je to úspešné?
Pokusy s transplantáciami zvieracích orgánov
Transplantácia orgánu z človeka na človekaexistuje iba od 50. rokov 20. storočia a vedci takmer rovnako dlho pracujú na transplantáciách orgánov zo zvierat ľuďom - xenotransplantácii. V 60. rokoch experimentoval Keith Reemtsma s transplantáciou obličiek šimpanzov ľuďom. Väčšina pokusov zlyhala v priebehu niekoľkých týždňov, ale jedna žena žila deväť mesiacov. Podobný úspech mala aj väčšina ostatných pokusov o xenotransplantáciu, najmä srdce a pľúca. V roku 1984, v jednom z najslávnejších medzidruhových transplantácií, transplantoval Leonard Bailey srdce paviána dieťaťu Baby Faye. Srdce zlyhalo po 20 dňoch, ale o rok neskôr sa stalo bránou k prvej detskej transplantácii srdca z človeka na človeka. V roku 2015 vedci pomocou genetického inžinierstva okrem prasačieho srdca uchovali počas 136 dní aj živú a fungujúcu obličku paviána.
Medzidruhové transplantácie sa doteraz nepodarilo udržať donekonečna. Faktom je, že ľudský imunitný systém je zostavený tak, aby vylučoval cudzie telá, v tomto prípade orgány.
Problémy vznikajú pri laboratórnych testochkeď sa ľudská krv pumpuje cez prasacie orgány. Podľa experimentov s transplantáciou orgánov ošípaných spoločnosťou Revvicor, ktorá mimochodom vytvorila klonovanú ovcu Dolly a teraz aktívne pracuje v pomaly sa rozvíjajúcej oblasti xenotransplantácií, imunitnú odpoveď spúšťajú prirodzené protilátky namierené proti epitopu galaktózy, resp. buniek ošípaných, ktorý určuje, či sa protilátky prichytia alebo nie. Spoločnosť teda pracuje na zmene tohto epitopu pridaním ľudského trombomodulínu, proteínu, ktorý pokrýva tieto epitopy, do genómu ošípaných. Vďaka tomu vyzerajú viac ako ľudia, a preto je menej pravdepodobné, že ich telo odmietne.
Výzvou je zamerať sa na gényktoré ľudské telo odmieta, a potom nájsť spôsoby, ako ich upraviť. Pavián, ktorý prežil transplantáciu srdca, bol na silnej liečbe imunosupresívnymi liekmi a zomrel, keď bola zastavená. Vedci sa však neprestávajú snažiť.
Prečo prasatá?
Ošípané sú geneticky ďaleko od ľudí, ale ich orgánovsú rovnako veľké a ľahko sa množia, a preto sa stali terčom pre xenotransplantáciu alebo transplantáciu iných než ľudských orgánov alebo buniek do ľudského tela. Prasacie chlopne sa už úspešne používali pri transplantáciách srdca.
Problém s transplantáciou ošípaných
Ošípané orgány sú prirodzene nekompatibilné sľudské telá. Aby boli vhodnejšie, vedci, ako napríklad čínsky biotechnologický startup založený priekopníkom genetiky z Harvardu Georgom Churchom, Ph.D., použili program CRISPR (zoskupené pravidelne rozložené na krátke palindromické opakovania) na uskutočnenie 42 simultánnych modifikácií v 13 génoch ošípaných. Spoločnosť Qihan Biotech od svojho založenia v roku 2017 experimentuje s rôznymi editormi genómu. Táto najnovšia verzia, ktorú nazýva Pig 3.0, je najviac upravovaná.
Zmeny sú navrhnuté tak, aby zabránili odmietnutiu imunity, zrážaniu krvi, krvácaniu a infekcii u príjemcov transplantátu.
Aby mohla bravčová oblička, srdce alebo pľúcana záchranu ľudského života je potrebné oklamať ľudský imunitný systém tak, aby nerozpoznal, že patrí k inému druhu. Tu prichádza na rad technológia úpravy génov Crispr, ktorá umožňuje výskumníkom vykonávať cielené zmeny v kompletnej sade génov súčasne na viacerých miestach. Technológia CRISPR bola použitá spoločnosťou eGenesis na odstránenie skupiny vírusov z genómu ošípaných, z ktorých po transplantácii môže do ľudského tela preniknúť určitá obava. Teraz tiež pracujú na odstránení markerov, ktoré identifikujú bunky ako cudzie, aby ich imunitný systém človeka neodmietol.
Spoločnosť informovala o svojich zisteniach v oblasti prírodného biomedicínskeho inžinierstva 21. septembra.
"Toto je ukážka sily," povedalrozhovor Future Human Jay Fishman, MD, pridružený riaditeľ transplantačného programu v Massachusetts General Hospital, ktorý nebol zapojený do štúdie. „Nemáme dostatok orgánov na transplantáciu. Teraz máme nástroje, ktoré nám umožňujú manipulovať s orgánmi zvierat, aby sme sa pokúsili, aby tieto orgány fungovali.“
Vzhľadom na veľkosť orgánov a funkcie podobnéčlovek, ošípané sa už dlho považujú za nádejný zdroj pre transplantácie ľudských orgánov. Zavádzaniu orgánov z ošípaných do človeka však existujú dve hlavné prekážky: rýchle odmietnutie imunity a možnosť infekcie.
Na povrchu prasacích buniek sú molekulynazývané antigény, ktoré sa zdajú ľudskému imunitnému systému cudzie. Výsledkom je, že akýkoľvek orgán ošípaných transplantovaný človeku vyvolá silnú imunitnú odpoveď, ktorá povedie k rýchlemu odmietnutiu. Prasacie srdcové chlopne sa zvyčajne transplantujú ľuďom po celé desaťročia, ale prasacie tkanivo je „zafixované“ chemikáliami, takže bunky už nie sú nažive.
Minulý rok lekári tento problém prekonaliimunitu, keď transplantovali geneticky modifikovanú kožu ošípanej obeti popálenia. Ošípané boli špeciálne chované tak, aby sa zabránilo odmietnutiu pokožky. Zatiaľ čo štepy bravčovej kože musia byť dočasné a nakoniec nahradené kožou z vlastného tela človeka, považujú sa za kľúčový krok k ľudským klinickým skúškam, pri ktorých sa používajú celé ošípané orgány.
Ďalšia potenciálna prekážkatransplantácia orgánov z ošípaných na ľudí je skutočnosť, že ošípané obsahujú vo svojej DNA rodinu vrodených vírusov známych ako prasacie endogénne retrovírusy alebo PERV. Tieto vírusy sa môžu preniesť na človeka počas transplantácie, ale ich riziko pre ľudí je stále nejasné.
V roku 2017 Church a ďalší vrátane Luhana YoungaChurch's Ph.D. informoval o prvom prototype ošípanej CRISPR: ošípanej bez PERV. Druhá verzia, Pig 2.0, mala zmeny v imunitnom systéme. Pig 3.0 (Pig 3.0) kombinuje všetky tieto úpravy.
„Sú celkom zdravé,“ povedal generálRiaditeľ spoločnosti Qihan Biotech. „Zatiaľ vyzerajú normálne, čo sa týka ich fyziológie, plodnosti a plodnosti.“ Podľa krvných testov pečeň, srdce a obličky upravených ošípaných fungujú normálne.
Spoločnosť so sídlom v Chang-čou vyrobila v Číne asi 2 000 kusov 3,0 ošípaných. Niektorým bolo umožnené párenie a výslední potomkovia tiež niesli rovnaké genetické modifikácie ako ich rodičia.
Otázkou teraz je, či je to skutočne taktieto modifikácie robia orgány prasaťa vhodnejšími na transplantáciu človekom. "Musíme urobiť skok viery v to, že teraz budú produkovať orgány, ktoré fungujú u ľudí," hovorí Fishman. „Ale to zatiaľ nevieme.“
Všeobecne platí, že zatiaľ čo jasný obraz o tom, či je to možnévedci to nemaju. Snaha Revivicoru o prasacie orgány je však osobná, tvrdí Smithsonian Magazine. Martina Rothblatt, zakladateľka súčasnej materskej spoločnosti Revivicor United Therapeutics, má dcéru s pľúcnou arteriálnou hypertenziou, čo je bežne smrteľné ochorenie pľúc. Jediným spôsobom, ako to vyliečiť, je transplantácia, takže čas a peniaze strávila transplantáciami orgánov a tkanivovým inžinierstvom. Revivicor sa zameriava skôr na srdce a pečeň ako na pľúca, pretože pľúca sú viac ovplyvňované imunitným systémom. Povedali, že chcú prvú úplnú transplantáciu orgánu z človeka na človeka za posledných desať rokov.
Rothblattovým snom je, aby sa stal Revivicor„montážna linka“ pre nové orgány, takže „budú vždy v hojnosti“, je len sen. Hoci sa dosiahol významný pokrok v tom, ako si orgány zachovávajú svoju integritu, priama transplantácia z prasaťa na človeka je ešte stále ďaleko.
"Imunologické a patofyziologické problémy,spojené s xenotransplantáciou ošípaných &# 8230; sú významné a pravdepodobne odrážajú skutočnosť, že uplynulo 80 miliónov rokov, odkedy sa prasatá a ľudia rozišli na evolučnom meradle,“ napísal David K.S. Cooper, chirurg z Transplantačného inštitútu Thomasa E. Starzla na University of Pittsburgh Medical Center, v článku o xenotransplantácii z roku 2012. „Takže, slovami [nemeckého vedca] Klausa Hammera, sa snažíme ‚prekabátiť evolúciu‘.“
Okrem vymenovaných problémov s imunitouľudských a medzidruhových infekcií, vedci tiež musia prekročiť náročnú morálnu hranicu. Baileyho transplantácia srdca je stále kontroverzná a existujú obavy týkajúce sa informovaného súhlasu zo strany pacienta a dobrých životných podmienok zvierat. Skupiny bojujúce za práva zvierat, ako sa dalo očakávať, sú proti chovu zvierat na účely odberu ich orgánov. Podľa MIT Technology Review: „Keď lekár naposledy transplantoval srdce prasaťa človeku v Indii, bol zatknutý. za vraždu v roku 1996.“ .
Testovanie orgánov na zvieratách
Pred upravené orgány môžu byťbudú použité na ľuďoch, musia byť najskôr testované na opiciach, blízkych ľudských príbuzných. Podľa Yangovej spoločnosť Qihan Biotech vykonala „desiatky“ transplantácií orgánov prasaťu opici. Spoločnosť venuje osobitnú pozornosť obličkám, pretože ich potreba je veľmi vysoká, ale tiež vykonáva viacnásobné transplantácie orgánov, aby zistila, ako žijú ďalšie orgány prasaťa u opíc. Nedávne zmeny viedli u opíc k menej závažným imunitným reakciám ako u predošlých prototypov ošípaných, uviedol Young. Ako dlho transplantované opice prežili, odmietla povedať.
V roku 2016 vedci z Národných inštitútov zdravia v USA oznámili, že sa im darilo udržiavať živé srdce prasaťa v paviáne už dva roky, čím prekonali všetky doterajšie rekordy.
Ian a Cirkev sú tiež spoluzakladateľmi eGenesis.podľa MIT Technology Review partnerská spoločnosť Qihan Biotech v Bostone, ktorá vyprodukovala viac ako 100 upravených ošípaných. Ale výskum opíc je v USA nákladný a kontroverzný a čínske predpisy sú priaznivejšie pre výskum primátov (okrem človeka).
Fishman hovorí, že skutočnosť, že ošípané sa zdajúzdravé a plodné a mať normálne veľké vrhy je dobrým znamením, že genetická manipulácia nepoškodila ošípané. CRISPR však nie je dokonalý: jedným z jeho dobre známych vedľajších účinkov je, že dokáže urobiť takzvané „mimo cieľové“ zmeny — neúmyselné zmeny inde v genóme. Niektoré z týchto malých zmien DNA sú pravdepodobne neškodné, iné však môžu mať zdravotné následky.
Riziká a následky
Keď Yang a jej tím použili sekvenovaniegenóm hľadajúci mimo cieľové účinky u upravených ošípaných, našli niekoľko neúmyselných vložení a vymazaní. Tieto nežiaduce zmeny nastali v „nekódujúcich“ génoch tých, ktoré neobsahujú pokyny na výrobu proteínov, ktoré telo potrebuje. Vedci kedysi považovali túto časť genómu za „odpadovú DNA“, teraz však chápu, že tieto oblasti môžu mať dôležité funkcie.
Muhammad Mohiuddin, MD, riaditeľprogram srdcových xenotransplantátov na Lekárskej fakulte Univerzity v Marylande, ktorý sa nezúčastnil práce, varuje, že rozsiahle úpravy génov môžu viesť k abnormalitám v zvieracích orgánoch.
Tiež hovorí, že pre rôzne orgány môžusú potrebné rôzne genetické modifikácie. „Musíme byť opatrní, aby sme nezmenili viac génov, ako je nevyhnutne potrebné, aby sme sa vyhli neznámym rizikám.“
Prečítajte si tiež
Každoročná misia v Arktíde sa skončila a údaje sú sklamaním. Čo čaká ľudstvo?
Vedci zistili, prečo sú deti najnebezpečnejším nosičom látky COVID-19
Hniezdo ázijských vrahových sršňov nájdených a zničených v USA