Poznaj świnie, które mogą rozwiązać kryzys związany z przeszczepami narządów ludzkich

Zdjęcie prosiąt pod światło Laetitia Vancon

Obiekt znajduje się w połowie drogi między centrum Monachium a międzynarodowym lotniskiem, około 37 mil na północ. Z zewnątrz nadal wygląda jak państwowe gospodarstwo rolne, które kiedyś było, ale zajrzyj przez okna starego wiejskiego domu, a zobaczysz pokoje wypełnione najnowocześniejszym sprzętem laboratoryjnym.

W nowszym budynku na tyłach farmy Barbara Kessler ściąga tenisówki i spryskuje swoje bose stopy i ręce środkiem antyseptycznym. Żylasty weterynarz przechodzi przez taśmę w łazience, zostawiając wszystko, co może ze świata zewnętrznego: ubrania, zegarek, kolczyki. Szoruje swoje ciało i włosy – strzyżenie na gwizdek, więc łatwiej jest poradzić sobie z częstym myciem.

Po prysznicu znajduje swój rozmiar wśród schludnych stosów dostarczonych ubrań i wkłada parę czarnych spodni, czerwoną koszulę i czarne krokodyle. Na zewnątrz garderoby zakłada czarną dzianinową czapkę, aby nawet jej krótko przycięte włosy nie przekazywały zarazków, a potem idzie korytarzem do pomieszczenia na buty, gdzie ostrożnie wchodzi w sięgające kolan gumowe buty, które są myte mechanicznie. po każdym założeniu.

SZCZĘŚLIWY VANCON

Wszystkie te środki ostrożności mają chronić zwierzęta, które nie są znane ze swojej czystości: świnie. A kiedy Kessler otworzy drzwi do zagród, zapach jest nie do pomylenia. W końcu to chlew.

Kiedy Kessler odblokowuje jeden kojec, aby pochwalić się jego mieszkańcem, młoda locha wychodzi i zaczyna eksplorować. Podobnie jak inne świnie tutaj, locha pozostaje bezimienna, więc jej opiekunowie nie będą się zbytnio przywiązywać. Trzeba ją zmusić do powrotu za metalową bramę. Dla niewprawnego oka zachowuje się i wygląda jak każda inna świnia, ale jest mniejsza.

Liczy się to, co jest w tym zwierzęciu. Jej ciało zostało trochę mniej podobne do świń, z czterema modyfikacjami genetycznymi, które sprawiają, że jej narządy są bardziej skłonne do zaakceptowania po przeszczepieniu do człowieka. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, serce tak pracowicie pompujące wewnątrz świni może pewnego dnia zamiast tego bić w człowieku.

Różne rodzaje tkanek pochodzących od genetycznie zmodyfikowanych świń są już testowane na ludziach. W Chinach naukowcy przeszczepili ludziom z cukrzycą komórki wysp trzustkowych wytwarzające insulinę od świń ze zmodyfikowanymi genami. Zespół z Korei Południowej twierdzi, że jest gotowy spróbować przeszczepić ludziom świńską rogówkę, gdy tylko uzyska zgodę rządu. A w Massachusetts General Hospital naukowcy ogłosili w październiku, że użyli zmodyfikowanej genowo skóry świni jako tymczasowego zakrycia rany osoby z poważnymi oparzeniami. Mówią, że plaster na skórze działał tak samo skutecznie jak ludzka skóra, co jest znacznie trudniejsze do uzyskania.

Ale jeśli chodzi o narządy życia lub śmierci, takie jak serce i wątroba, chirurdzy transplantolodzy nadal muszą polegać na ludzkich częściach. Pewnego dnia, marzenie się kończy, genetycznie zmodyfikowane świnie, takie jak ta maciora, zostaną rozcięte, a ich serca, nerki, płuca i wątroby zostaną wysłane do ośrodków transplantacyjnych, aby ratować rozpaczliwie chorych pacjentów przed śmiercią.

Na obrzeżach Monachium w Niemczech naukowcy z Centrum Innowacyjnych Modeli Medycznych Uniwersytetu Ludwiga Maximiliana hodują genetycznie zmodyfikowane świnie, mając nadzieję, że ostatecznie wykorzystają organy ich potomków do przeszczepów u ludzi. Laetitia Vancon

Śmierć dziecka Fae

Dziś w Stanach Zjednoczonych 7300 osób umiera każdego roku ponieważ nie mogą znaleźć dawcy narządów – dwie trzecie z nich z braku nerki . W wielu przypadkach jedyną nadzieją jest tragedia kogoś innego: wypadek, w którym ginie osoba, której narządy można pobrać.

Chirurdzy szukający innego źródła narządów początkowo patrzyli na małpy, ponieważ są to zwierzęta najbardziej do nas podobne. W 1984 roku mała dziewczynka znana jako Baby Fae otrzymała serce pawiana, ale zmarła 20 dni później , po tym, jak zaatakował go jej układ odpornościowy. Krótkie życie i szybka śmierć małej Fae przyciągnęły uwagę całego świata; wielu potępiło pomysł zabicia naszych najbliższych zwierzęcych krewnych, aby się uratować. jakiś fragment opinii przez kardiologa z Washington Post opisał tę procedurę jako awanturnictwo medyczne. Inny, w Dziennik Etyki Lekarskiej , brzmiało: Baby Fae: bestialska sprawa.

Następnie, w latach 90. naukowcy i firmy biotechnologiczne zwrócili się do świń jako dawcy z wyboru. Ponieważ jemy świnie (120 milionów rocznie w samych Stanach Zjednoczonych), pobranie ich narządów wydawało się wielu mniej moralnie obciążone. Z naukowego punktu widzenia ich narządy są mniej więcej odpowiedniej wielkości, o podobnej anatomii, a świnie osiągają dorosłość w ciągu około sześciu miesięcy – znacznie szybciej niż naczelne. Pojawił się jednak problem: świnie przenoszą wirusy, które mogą przeskoczyć na ludzi. Co więcej, dzięki prostej inżynierii genetycznej dostępnej w tamtym czasie, przeszczepione narządy nie przetrwały długo, gdy były testowane na małpach. Byli po prostu, genetycznie mówiąc, zbyt obcy.

Jeśli chodzi o narządy życia lub śmierci, takie jak serce i wątroba, chirurdzy transplantolodzy nadal muszą polegać na ludzkich częściach.

Ponad dwie dekady później postępy w inżynierii genetycznej ożywiły perspektywę tak zwanych ksenoprzeszczepów. Najgorętsze źródło debaty w tej dziedzinie: dokładnie ile edycji genów jest potrzebnych u takich świń, aby pokonać barierę gatunkową. Dobrze finansowana amerykańska firma eGenesis, która prowadzi obóz „więcej znaczy lepiej”, twierdzi, że wprowadziła dwucyfrową liczbę zmian dotyczących świń, które hoduje wraz z siostrzaną firmą w Chinach.

Niemcy w monachijskiej placówce znajdują się w obozie „mniej znaczy więcej”. Świnie, z którymi pracują, mają trzy kluczowe modyfikacje genetyczne, które zostały pierwotnie wprowadzone ponad dekadę temu – wszystkie zaprojektowane, aby powstrzymać pawiany i ludzi przed odrzuceniem ich narządów. Usunięcie genu, który wytwarza cukier zwany galaktozylotransferazą, zapobiegło natychmiastowemu odrzuceniu przez układ odpornościowy biorcy narządu innego gatunku. Druga zmiana dodała gen eksprymujący ludzkie CD46, białko, które pomaga układowi odpornościowemu atakować obcych najeźdźców bez nadmiernej reakcji i wywoływania chorób autoimmunologicznych; trzeci wprowadził gen białka zwanego trombomoduliną, który zapobiega powstawaniu zakrzepów krwi, które w przeciwnym razie zniszczyłyby przeszczepiony narząd.

Mniejsza liczba zmian może być lepiej kontrolowana i mierzona, a ich efekty są łatwiejsze do udokumentowania, mówi Eckhard Wolf, który prowadzi tę dawną farmę państwową na obrzeżach Monachium, obecnie nazywaną Centrum Innowacyjnych Modeli Medycznych. Jeśli coś pójdzie nie tak, jak to często bywa w przypadku ksenotransplantacji, będzie jasne, gdzie leży problem. Wraz z większą liczbą edycji pojawia się więcej potencjalnych problemów. W pewnym momencie jesteś w sytuacji, w której nie masz pojęcia, co robi dodatkowa modyfikacja genetyczna, mówi.

Rozmiar serce

W 2018 roku serca świń z ośrodka w Monachium zostały przeszczepione 14 pawianom. Dwie małpy przeżyły sześć miesięcy, najdłużej jakie zwierzę przeżyło z sercem innego gatunku. W raporcie w Natura W grudniu zeszłego roku niemieccy naukowcy opisali swoje osiągnięcie jako kamień milowy na drodze do klinicznej ksenotransplantacji serca.

Weterynarz Barbara Kessler pokazuje najmłodsze prosięta w swoim zakładzie. Laetitia Vancon

Z pierwszych pięciu pawianów, które otrzymały świńskie serce, cztery zmarły w ciągu dnia lub dwóch, a kiedy piąty zmarł po miesiącu, jego serce było chore. W kolejnej partii pawianów współpracownik Wolfa, Bruno Reichart, emerytowany chirurg po przeszczepieniu serca, zalał narząd składnikami odżywczymi, hormonami i czerwonymi krwinkami od czasu, gdy został usunięty ze świni, aż do pełnego funkcjonowania u zwierzęcia biorcy. Trzy pawiany leczone tym sposobem przeżyły 18, 27 i 40 dni.

Ostatnie pięć pawianów przeszło tę samą procedurę, ale były również trzymane na leku immunosupresyjnym. Dwoje przeżyło 182 i 195 dni, ale musieli zostać uśpieni w zeszłym roku, gdy byli jeszcze w dobrym zdrowiu, ponieważ kontynuowanie terapii przeciw odrzuceniu było tak trudne. Pozostawianie linii dożylnej u pawiana na dłużej niż sześć miesięcy jest niepraktyczne. Ale przekonanie pawiana do brania narkotyków też nie jest proste. Jak małe dzieci, nie piją wszystkiego, co pachnie lekami.

Reichart mówi, że pracuje nad lepszym systemem dostarczania, który umożliwi pawianom pozostawanie na lekach przeciw odrzuceniu przez co najmniej rok – czas, który według niego jest potrzebny, aby udowodnić, że ksenotransplantacja jest gotowa do przetestowania na ludziach.

Jednak w połowie badań nad pawianami Wolf i Reichart zauważyli nieoczekiwany problem: serca, zebrane od młodocianych świń, aby upewnić się, że są wystarczająco małe dla pawianów, rosły, jakby wciąż były przeznaczone do utrzymania 600 funtów przy życiu ( 270 kg) świnia. Przeszczepione serce ważyło o 62% więcej niż typowe serce pawiana: masywny przerost serca, ponieważ ich papier opisał to. U pawianów nowe serca wypierały inne niezbędne narządy i w kilku przypadkach spowodowały śmierć zwierzęcia.

Po prysznicu, umyciu włosów i założeniu sterylnych ubrań Kessler zagląda do pokoju, w którym znajdują się świnie badawcze.

W zakładzie trzody chlewnej Kessler pokazał mi rozwiązanie tego problemu Wolfa: dwie siostrzane maciory, stworzone z jeszcze jedną edycją genu CRISPR. Naukowcy mają wyłączony zwierzęcy gen receptora hormonu wzrostu (GHR), dzięki czemu są mniej więcej o połowę mniejsze niż przeciętna świnia. Obie przechylają wagę na około 175 funtów (79 kg), w porównaniu z prawie 400 funtów dla normalnej lochy. Ciężarna siostra stała po drugiej stronie korytarza, sama w kojcu naprzeciwko ściany. Metalowe pręty nie pozwalały jej leżeć na ścianach – środek ostrożności, aby chronić ściółkę dla prosiąt. Chociaż została wyhodowana z pełnowymiarowym samcem świni, mniej więcej połowie jej potomstwa powinno brakować genu GHR.

Koszt oszczędzania do życie

Stworzenie świni z edytowaną genami nie jest tanie, a następnie podniesienie jej do standardów wymaganych przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków oraz inne agencje, które regulowałyby przeszczepy od świni do człowieka na całym świecie. Kessler i jej koledzy klonują zarodki świń, umieszczając pożądany materiał genetyczny w jajach zebranych w poniedziałki i wtorki z lokalnej rzeźni. Aby zminimalizować ilość zarazków, każda nowa linia świń musi zacząć od poczęcia zwierzęcia w naczyniu laboratoryjnym, dostarczenia go przez cesarskie cięcie i oddzielenia go od matki po urodzeniu. Późniejsze pokolenia wolne od zarazków nie wymagają tylu środków ostrożności i kosztują tylko około 10 razy więcej niż hodowanie świni na bekon i wieprzowinę, mówi Kessler.

Na tej farmie świń żyje około 120 dorosłych świń z edytowanymi genami i 150 prosiąt (jedna z nielicznych na świecie), ale nawet ona nie może sobie pozwolić na hodowanie świń do standardu, który będzie potrzebny przed przeszczepieniem organu. Grant rządowy Wolfa nie pokryje kosztów filtrów HEPA do oczyszczania powietrza w każdym pomieszczeniu w chlewni ani do napromieniania specjalnych wegetariańskich granulek paszowych, które są przewożone ciężarówką. Naukowcy przez lata lobbowali za finansowaniem budowy ogrodzenia. trzymaj dziki — i ich zarazki — z dala od posiadłości.

Naukowiec Kurome Mayuko przygotowuje się do pracy z zarodkami świń, wprowadzając edycje genów, które, miejmy nadzieję, sprawią, że ich przeszczepione narządy będą bardziej akceptowane przez ludzi. LAETITIA VANCON

Reichart mówi, że potrzebuje tylko funduszy, aby ukończyć jeszcze jedną próbę, utrzymując przy życiu pawiany przez cały rok z sercami świń, zanim będzie gotowy do przetestowania ich na ludziach. Inne grupy też się zbliżają. Na Florydzie chirurg transplantolog Joseph Tector, który niedawno przeniósł się na Uniwersytet w Miami, mówi, że po prostu potrzebuje czasu na zbudowanie zakładu dla świń, takiego jak tylko surowiec Wolfa, a potem będzie gotowy do testowania świńskich nerek u ludzi. University of Alabama-Birmingham ma ośrodek dla świń, który wspiera przeszczepy kliniczne, a eksperci zajmują się zarówno sercem, jak i nerkami. Ich pierwsze badanie kliniczne dotyczące ksenotransplantacji może dotyczyć dzieci urodzonych z wrodzonymi wadami rozwojowymi serca. Świńskie serce może służyć – jak oczekiwano w przypadku Małej Fae – mostowi, dopóki nie otrzymają ludzkiego serca.

Reichart mówi, że nie… potrzebować być pierwszym, który pomyślnie wykona ksenoprzeszczep. Ale wierzy, że prawdopodobnie będzie jednym z pierwszych, ponieważ jest tak blisko. Po dziesięcioleciach badań świnie w laboratorium w Monachium mogą być tymi, które pozwolą chirurgom przełamać barierę gatunkową.

ukryć