Ratująca życie maszyna do wątroby

Ponieważ ludzkie wątroby i linie komórkowe są bardzo ograniczone z powodu niedoboru dawców, naukowcy pracujący nad przedłużeniem życia pacjentów z niewydolnością wątroby w ciągu ostatniej dekady zwrócili się do wątroby świńskiej jako potencjalnej krótkoterminowej metody detoksykacji ludzkiej krwi. Takie leczenie może zmienić życie lub śmierć, pozwalając pacjentowi zregenerować własną wątrobę lub znaleźć przeszczep.

Od 1997 roku około 200 osób na całym świecie leczono całą wątrobą wieprzową, kosztowną i kłopotliwą metodą, w której krew pacjenta jest przepuszczana przez świeżo pobraną wątrobę wieprzową. Chociaż niektórzy ludzie byli utrzymywani przy życiu przez dzień lub dwa w ten sposób, wątroby wieprzowe na ogół umierają od dwóch do sześciu godzin po zabiegu, zabijane przez ludzkie przeciwciała. A proces ten jest kontrowersyjny z powodu obaw, że pacjenci mogą zarazić się wirusem świń lub mikroorganizmem.

Dlatego naukowcy zwrócili się do komórek wątroby świni, zwanych świńskimi hepatocytami, w celu stworzenia nowej klasy maszyn do dializy wątroby. Teraz Klinika Mayo w Rochester w stanie Minnesota ogłasza ważne kroki w kierunku stworzenia takiego urządzenia. Jego maszyna utrzymuje przy życiu skupiska komórek świni znacznie dłużej niż typowa długość życia całego wyciętego narządu. A ludzka krew jest oddzielana przed wejściem do maszyny, co zmniejsza liczbę białych krwinek, które w przeciwnym razie atakowałyby pomocne komórki świni.

[Aby zobaczyć obrazy maszyny do dializy wątroby i jej procesu, kliknij tutaj.]

Chociaż badania kliniczne na ludziach są wolne od co najmniej dwóch lat, główny badacz Scott L. Nyberg twierdzi, że jego maszyna, nazwana Biosztuczną Wątrobą ze Zbiornika Sferoidów, została pomyślnie przetestowana pod koniec 2005 roku w badaniu przedklinicznym na psach z polekową niewydolnością wątroby.

Psy leczone naszą maszyną żyły dłużej i nie wykazywały objawów obrzęku mózgu i śmierci mózgu, podczas gdy nieleczone psy kontrolne rozwinęły te objawy niewydolności wątroby, mówi Nyberg, który jest również chirurgiem transplantacyjnym. Chociaż wczesne badania obejmowały tylko sześć zwierząt, wyniki były na tyle zachęcające, że zespół Nyberga udoskonala swoje dwa prototypowe urządzenia, aby przeprowadzić więcej testów na psach i naczelnych. Ich ostateczny cel: urządzenie, które może utrzymać przy życiu pacjenta z niewydolnością wątroby przez tygodnie, a nawet miesiące.

Jeśli wszystko pójdzie dobrze, grupa może przeprowadzić badania kliniczne fazy I u ludzi z ostrą niewydolnością wątroby w 2008 roku. Chcemy przedłużyć żywotność komórek i czas trwania leczenia, mówi Nyberg, przypominając przypadek, w którym zmarł nastoletni pacjent14. godzin przed udostępnieniem wątroby dawcy. Takie urządzenie mogłoby utrzymać ją przy życiu jeszcze tylko jeden dzień.

Urządzenie wątrobowe Mayo wygląda trochę jak akwarium ustawione na wspornikowej metalowej platformie. Zbiornik jest wypełniony wysoce natlenionym płynnym podłożem, w którym Nyberg osadza do 500 gramów żywych hepatocytów świni. Krew od pacjenta najpierw przepływa przez błony, które oddzielają krwinki czerwone i osocze od większych krwinek białych.

Osocze i mniejsze krwinki kontynuują swój obieg w rurce zanurzonej w płynnej zawiesinie skupionych komórek świni. Rozmiar porów błony rurki umożliwia przepływ krwi do i z wydrążonego włókna, podczas gdy hepatocyty usuwają żółć, amoniak, mocznik i inne zanieczyszczenia. Rozmiar porów blokuje również dostęp hepatocytów i resztek komórek świni do krwi pacjenta.

Maszyna porusza ruchem kołyszącym – 15 huśtawek na minutę – aby obmyć komórki wątroby w składnikach odżywczych, aby mogły przetrwać dłużej i lepiej funkcjonować. W testach na psach, Nyberg mówi, że komórki pozostawały w pełni aktywne w zbiorniku przez 48 godzin z rzędu detoksykacji krwi. Mówi, że utrzymywał metabolicznie żywotne komórki wątroby świni w urządzeniu przez okres do miesiąca i nie widzi powodu, dla którego ludzie nie mogliby być utrzymywani przy życiu przy podłączeniu do urządzenia przynajmniej przez tak długi czas.

Tylko za te osiągnięcia Nyberg i dyrektor laboratorium Bruce Amiot zasługują na pochwały, mówi dr Mehmet Toner, profesor inżynierii biomedycznej i chirurgii w Harvard Medical School, który specjalizuje się w ochronie tkanki wątroby. Ponieważ dotlenienie komórek wątroby jest kluczowym problemem w ich zachowaniu w urządzeniu zewnętrznym, takie podejście jest dobrym krokiem naprzód – powiedział. Nyberg zawsze był bardzo dobry w swoich kontrolach i badaniach, a komórki świńskie są zdecydowanie lepsze niż zakonserwowane ludzkie linie komórkowe, jak teraz stoimy.

Toner wyjaśnia, że ​​w kilku badaniach nad dializą wątroby wykorzystano ludzkie komórki zakonserwowane kriogenicznie, ale komórki te tracą większość swoich właściwości oczyszczania wątroby w procesie zamrażania. Żywe ludzkie komórki są bardzo trudne do zdobycia z powodu braku dawców.

Innym kluczowym aspektem urządzenia Nyberga jest to, że pobudza komórki wątroby świni do szybkiego tworzenia agregatów zwanych sferoidami. W przeciwieństwie do izolowanych komórek wątroby, które z czasem tracą swoją funkcjonalność, sferoidy komórek wątroby, które z grubsza przypominają mikroskopijną piłkę nożną, pełnią ważne funkcje wątroby przy znacznie wyższym tempie metabolizmu. Stworzenie maszyny, która będzie w stanie utrzymać przy życiu i biochemicznie aktywną bardzo dużą liczbę komórek wątroby, jest niezbędne, mówi Nyberg, ponieważ wykazano, że tylko pierwotne hepatocyty wyizolowane bezpośrednio z wątroby – ludzkiej lub zwierzęcej – wykonują jednocześnie wszystkie niezbędne czynności oczyszczające.

Maszyna Nyberga, jeśli się powiedzie, wypełni ogromną pustkę technologiczną. Według Amerykańskiego Towarzystwa Sztucznych Narządów Wewnętrznych obecnie w Stanach Zjednoczonych nie ma aktywnych, zatwierdzonych przez FDA testów żadnego zewnętrznego urządzenia do wątroby. Tymczasem około 17 000 Amerykanów znajduje się na listach oczekujących na przeszczep wątroby, a rocznie dostępnych jest mniej niż 5000 wątrób. Każdego roku na dolegliwości wątroby umiera około 40 000 Amerykanów.

Oczywiście urządzenie Nyberga nie jest jedynym urządzeniem z komórkami świńskimi, które pracuje. Kilka innych laboratoriów korporacyjnych i akademickich pracuje nad urządzeniami, ale Toner mówi, że wysiłek Nyberga wyróżnia się długością życia komórek i ogólną zdolnością urządzenia do oczyszczania krwi. Dodaje, że urządzenie dla świń ma istotne niszowe zastosowanie w tym sensie, że utrzymuje ono pacjenta przy życiu w czasie, gdy poszukiwane jest leczenie lub gdy stają się dostępni dawcy.

Tymczasem inni badacze próbują stworzyć genetycznie zmodyfikowane wątroby wieprzowe, które można by przeszczepić ludziom, ale pozostaje to odległe i kontrowersyjne.

Wszyscy badacze są jednak zgodni, że tkanka świńska jest bezpieczniejsza niż tkanka innych zwierząt, ponieważ ludzie mają stosunkowo niewiele chorób wspólnych ze świniami.

ukryć