Chirurdzy biją rekordy dzięki przeszczepom narządów od świni do naczelnych

Z pomocą finansową dyrektora ds. biotechnologii, którego córka może potrzebować przeszczepu płuc, amerykańscy naukowcy biją rekordy w ksenotransplantacji lub przeszczepach narządów międzygatunkowych.

Naukowcy twierdzą, że utrzymywali przy życiu wieprzowe serce pawiana przez 945 dni, a także poinformowali, że najdłuższa wymiana nerek między tymi gatunkami, trwający 136 dni. Eksperymenty wykorzystywały narządy od świń zhumanizowanych z dodatkiem aż pięciu genów ludzkich, co jest strategią mającą na celu powstrzymanie odrzucenia narządów.

Świnie GM są produkowane w Blacksburgu w stanie Wirginia przez Revivicor, oddział firmy biotechnologicznej United Therapeutics. Założycielka i współdyrektorka tej firmy, Martine Rothblatt, jest znaną futurystką, która cztery lata temu zaczęła wydawać miliony na dostarczanie naukowcom organów świńskich i szybko stała się największym komercyjnym sponsorem badań nad ksenotransplantacją.

Rothblatt mówi, że jej celem jest stworzenie nieograniczonej podaży narządów do przeszczepiania i przeprowadzenie pierwszego udanego przeszczepu płuc ze świni do człowieka w ciągu kilku lat. Jedna z jej córek cierpi na zwykle śmiertelną chorobę płuc zwaną tętniczym nadciśnieniem płucnym. Oprócz świń GM jej firma prowadzi badania nad płucami poddanymi inżynierii tkankowej i kriokonserwacją narządów. Mówi, że zmieniamy ksenotransplantację z czegoś, co wyglądało na rodzaj problemu na poziomie Apollo, w zwykłe zadanie inżynierskie.

Więcej: Następna wielka debata na temat GMO

Niektórzy badacze zgadzają się z Rothblatt, że najnowsze wyniki wskazują, że przeszczepy ze świni na człowieka są wiarygodne. Myślę, że to możliwe; należy to rozważyć, mówi Leo Bühler, szwajcarski chirurg transplantolog z Genewy. Powiedział, że przeszczepiłby dziś pacjentowi genetycznie zmodyfikowany narząd świni, gdyby sytuacja pacjenta była wystarczająco desperacka.

I są przypadki rozpaczliwe. W rzeczywistości tysiące ludzi umiera każdego roku, czekając na listę przeszczepów. Oddane ludzkie narządy są rzadkością, a wiele z tych, które stają się dostępne, w końcu nikomu nie pomaga. Dzieje się tak dlatego, że serce lub nerka wytrzymują tylko kilka godzin w lodzie, więc organy nie mogą dotrzeć do nikogo poza najbliższymi pacjentami.

Chcemy, żeby organy zjeżdżały z taśmy montażowej tuzin dziennie, mówi Rothblatt. W 2011 roku jej firma zapłaciła około 8 milionów dolarów za przejęcie Revivicor i przedstawiła plany stworzenia zakładu zdolnego do hodowania 1000 świń rocznie, wraz z salą chirurgiczną i lądowiskiem dla helikopterów, aby organy można było przenosić tam, gdzie są potrzebne.

Problem z ksenotransplantacją polega na tym, że narządy zwierzęce wywołują zaciekłą odpowiedź immunologiczną. Nawet silne leki blokujące atak immunologiczny nie mogą go całkowicie powstrzymać. W słynnym przypadku z 1984 roku noworodek z Kalifornii, znany jako Baby Fae, otrzymał serce pawiana. Ale trwało to tylko trzy tygodnie, zanim upadło. Organizm ludzki reaguje jeszcze silniej na tkankę świni, ponieważ świnie są genetycznie bardziej oddalone. Wszystkie ludzkie testy organów wieprzowych zakończyły się szybko i źle. Kobieta z Los Angeles, która dostała wątrobę świni w 1992 roku, zmarła w ciągu 34 godzin. Ostatni raz, kiedy lekarz przeszczepił komuś wieprzowe serce, w Indiach w 1996 roku, został aresztowany za morderstwo.

Naukowcy nadal pracują ze świniami, ponieważ są one gotowe, a organy młodych świń mają mniej więcej odpowiednią wielkość. Aby pokonać problem odrzucenia, naukowcy zaczęli modyfikować genetycznie zwierzęta. Jeden ważny krok nastąpił w 2003 roku, kiedy David Ayares, współzałożyciel firmy Revivicor, stworzył świnie, których narządy nie zawierały cząsteczki cukru, która normalnie wyściela ich naczynia krwionośne. Ta cząsteczka była głównym winowajcą tak zwanego odrzucenia nadostrego, które prawie natychmiast zniszczyło przeszczepione narządy świni.

Pomogło usunięcie cząsteczki cukru. Ale to nie wystarczyło. Testy na małpach wykazały, że inne formy odrzucenia narządów nadal uszkadzają tkankę świni, choć wolniej. Aby zwalczyć te efekty, zespół Ayares stworzył świnie z coraz większą liczbą ludzkich genów. Na przykład jeden dodany gen wytwarza ludzką wersję trombomoduliny, cząsteczki, która zapobiega krzepnięciu w naczyniach krwionośnych. Chociaż świnie mają własną wersję trombomoduliny, ma ona niewłaściwy kształt i nie działa prawidłowo z ludzką krwią.

„Dodajemy ludzkie geny do świni, aby narząd tłumił odpowiedź immunologiczną, a nie trzeba było podawać ogromnej dawki immunosupresantów”, mówi Ayares. W przyszłym roku niektóre świnie będą miały aż osiem dodatkowych ludzkich genów. Te zmiany genetyczne sprawiają, że ich narządy są bardziej kompatybilne z ludzkim ciałem, ale zwierzęta nadal wyglądają i zachowują się jak normalne świnie.

Inżynieria genetyczna świń nie jest łatwa. Trudno jest wstawić ludzkie geny i sprawić, by działały prawidłowo. Próbujesz umieścić wszystkie swoje geny w jednej paczce, aby trafiły do ​​jednego miejsca w genomie, mówi Bruno Reichart, profesor na Uniwersytecie w Monachium, który kieruje niemieckim konsorcjum opracowującym transgeniczne świnie. To bardzo kłopotliwe. Stworzenie dobrej świni jest naprawdę jak wygrana na loterii.

W Stanach Zjednoczonych czołowi chirurdzy transplantolodzy spotykają się co kilka miesięcy z firmą Revivicor, aby zaplanować, jakie geny chcieliby dodać w następnej kolejności. Od zeszłego roku, część inżynierii genetycznej była prowadzona we współpracy z Synthetic Genomics, kalifornijską firmą założoną przez przedsiębiorcę sekwencjonowania DNA J. Craiga Ventera. Rothblatt zainwestował 50 milionów dolarów w firmie Venter w 2014 roku i rozpoczął projektowanie i tworzenie dodatków genetycznych oraz umieszczanie ich w komórkach świńskich. Wyhodowanie prosiąt z tych zmodyfikowanych komórek przy użyciu klonowania pozostawiono firmie Revivicor.

Niektóre osoby zaangażowane w projekt są bardziej ostrożne niż Rothblatt, jeśli chodzi o to, jak szybko może odnieść sukces. Za każdym razem, gdy łagodzisz jeden problem z odrzuceniem, inny pojawia się w tyle. Odklejasz jedną warstwę, a pod nią jest kolejna warstwa, mówi Sean Stevens, który prowadzi program biologii syntetycznej ssaków dla syntetycznej genomiki. Nikt nie jest tak naiwny, by pomyśleć: „Och, znamy wszystkie geny – włóżmy je i gotowe'. To proces iteracyjny i nikt, kogo znam, nie może powiedzieć, czy zrobimy dwa, czy pięć, lub 100 iteracji.

Jednak chirurdzy przypisują genetycznie ulepszonym świniom kilka ostatnich sukcesów. Muhammad Mohiuddin, chirurg transplantolog i badacz z National Heart, Lung and Blood Institute w Bethesda w stanie Maryland, mówi, że serce jednej ze świń Revivicor przetrwało dwa i pół roku w pawianie. Ten kamień milowy, osiągnięty w zeszłym miesiącu, przekroczył poprzedni rekord 179 dni, osiągnięty przez Massachusetts General Hospital. Również tego lata eksperci od transplantacji z University of Pittsburgh powiedzieli, że utrzymywali przy życiu pawiana z jedną ze świńskich nerek Revivicora przez ponad cztery miesiące. To ustanowiło rekord najdłużej podtrzymującego życie ksenoprzeszczepu między świnią a naczelnym.

Przeszczepy serca nie były podtrzymujące życie, ale heterotopowe – serce świni było przyłączone do układu krążenia pawiana i było w stanie bić, ale nie musiało wykonywać pracy pompowania krwi, ponieważ serce pawiana pozostało na swoim miejscu. Mohiuddin mówi, że wieprzowe serce poddało się dopiero wtedy, gdy zdecydował się przestać podawać pawianom nowatorskie leki blokujące układ odpornościowy, których używał. Wierzymy, że mogło to trwać wiecznie, mówi. Powiedziałbym, że 60 procent poprawy było spowodowane narządami, a 40 procent lepszymi lekami.

Reichart nazywa przetrwanie tych świńskich serc wielkim przełomem. Mówi: Daje nam wszystkim nadzieję, że ksenotransplantacja serca działa. Te serca pozostały normalne – to niesamowite. Uważa jednak, że nikt nie powinien przewidywać, kiedy może nastąpić przeszczep u ludzi. Dzieje się tak, ponieważ chirurdzy nadal muszą całkowicie zastąpić serce pawiana jednym z tych świń i pokazać, że utrzymuje zwierzę przy życiu. Mówi, że nie byłoby poważnie podawać harmonogram stosowania u ludzi.

Mohiuddin mówi, że wkrótce zacznie całkowicie zastępować serca pawiana. Organy, których używał wcześniej, miały trzy zmiany genetyczne, ale następne będą miały siedem. Jeśli przeżyją, możemy rozważyć badania kliniczne, mówi. Oczekuje się, że pierwszymi ludzkimi biorcami będą szczególne przypadki, jak ktoś, kto potrzebuje organu jako pomostu, dopóki ludzki dawca nie stanie się dostępny.

Przeszczepy płuc będą trudniejsze, ponieważ płuca są przesiąknięte naczyniami krwionośnymi i silnie narażone na działanie układu odpornościowego. Jak dotąd przeszczepy trwają tylko kilka dni, mówi Rothblatt. Finansowała badania na Uniwersytecie Maryland, gdzie płuca świń są poddawane perfuzji ludzkiej krwi w laboratorium w celu pomiaru odpowiedzi immunologicznej. Chce genetycznie zmodyfikowanych płuc z powodów osobistych, z powodu osobistego żalu, mówi Reichart. Myślę, że to wspaniała rzecz, ale płuca są bardzo trudne.

Chirurdzy transplantolodzy twierdzą, że jedną z największych przeszkód, jakie napotykają, są ogromne koszty przeprowadzania eksperymentów z ksenoprzeszczepami. Pojedyncza operacja przeszczepu kosztuje 100 000 USD i obejmuje osiem osób. Do tego dochodzą koszty utrzymania naczelnych, biurokracja przepisów dotyczących zwierząt i ograniczone dotacje rządowe. Mówią, że w tym miejscu osobiste zainteresowanie Rothblatt i jej fortuna zrobiły różnicę. To ona odmłodziła pole, mówi Mohiuddin. Ma pieniądze i osobiste przywiązanie. Chce to zrobić szybko.

ukryć