Пересадка органів свиням може спричинити проблеми; сміятися над хворобами людини
Едуар Гессен - 23 листопада 2020 року о 9:58 ранку
Якщо клінічні випробування доведуть ефективність ксенотрансплантату нирки, щороку у всьому світі буде врятовано десятки тисяч життів.
Час читання: 9 хв
Захворюваність на термінальну стадію захворювання нирок неухильно зростає у всьому світі. У таких розвинених країнах, як США, висока тривалість життя, гіпертонія, діабет, ожиріння та серцево-судинні захворювання сприяють збільшенню хронічних захворювань нирок. З 1970-х років гемодіаліз допоміг зберегти мільйони людей із захворюваннями нирок живими.
Незважаючи на порятунок життя, гемодіаліз, проте, не підтримує пацієнтів протягом багатьох років, «трохи більше половини пацієнтів (51%) все ще живі після п’яти років лікування, а 32% - через десять років». Близько 16% людей, які перебувають на діалізі, помирають щороку. Гемодіаліз не тільки не дозволяє довготерміново виживати, але він дуже негативно впливає на якість життя до такої міри, що у США в 2004 році 24% пацієнтів вирішили припинити лікування.
Пересадка нирки живій або померлій людині різко покращує шанси на виживання, а також якість життя людей з нирковою недостатністю. Хоча середня тривалість життя людини у віці від 20 до 24 років становить 18,8 років при діалізі, після трансплантації вона падає до 43,4, що на 11 років менше, ніж серед населення. Ця процедура порятунку життя, проте, трагічно обмежена хронічною нестачею нирок у всьому світі.
У Сполучених Штатах 40% людей у списку очікування мають велику ймовірність смерті протягом п’яти років. Аналіз 2006 року показав, що більшість людей, які померли, перебуваючи в списку очікування нирок, були б чудовими кандидатами на трансплантацію. Тільки в США щодня помирає 30 людей через те, що вони не можуть отримати орган, або їх вилучають із списку очікування, оскільки їм стає надто погано для процедури трансплантації. Різноманітна державна політика, спрямована на збільшення кількості донорських органів, мало що зробила, щоб зменшити цей дефіцит із драматичними наслідками. Саме в цьому контексті багато дослідницьких груп у всьому світі зосереджують свої надії на ксенотрансплантації.
Це полягає у використанні тварин, найчастіше свиней, як джерел органів для людини. Досягнення безпечного та ефективного ксенотрансплантата дозволило б людству отримати доступ до майже необмеженого джерела органів, тим самим припиняючи дефіцит і тим самим щороку рятуючи життя десятків тисяч людей. Саме в цій галузі нещодавно китайські, американські та іспанські вчені опублікували дослідження, яке полягало в успішній генетичній модифікації свиней, щоб зробити їх органи та тканини сумісними з людським тілом.
Три бар'єри, що перешкоджають ксенотрансплантації між свинями та людьми
У цьому дослідженні, опублікованому 21 вересня в журналі Nature Biomedical Engineering, дослідницька група намагалася подолати три основні бар'єри, що перешкоджають трансплантації органів від свиней до людини.
Очевидно, першим із цих бар’єрів є відторгнення імунітету. Під час трансплантації людського органу імунна система реципієнта буде розглядати трансплантований орган як чужорідний компонент і, отже, атакуватиме його, починаючи імунну відторгнення. Найнебезпечнішим видом відторгнення є гіперакутне відторгнення, яке через кілька хвилин до декількох годин призводить до занепаду органу до його некрозу.
Порівняно з трансплантацією людського органу, ксенотрансплантація передбачає ще більший імунний бар’єр через наявність більшої кількості чужорідних компонентів на поверхні клітин, а також важливих молекулярних відмінностей, особливо щодо антитіл, NK-клітин та макрофаги.
Другий бар'єр - проблема системного запалення, яке часто спостерігається при трансплантації між свинями та приматами, що не є людиною, що, в свою чергу, призводить до порушень кровотечі, а також посилення імунної відповіді. Проблеми коагуляції відповідають за більшість невдалих трансплантацій у випадках ксенотрансплантації.
Нарешті, третій бар’єр стосується небезпеки передачі патогенних організмів між видами. Серед цих організмів ендогенні свинячі ретровіруси особливо важливі, оскільки їх важко усунути через те, що їх ДНК є частиною геному самої свині. Як і інші ретровіруси, такі як вірус котячого лейкозу, ці ретровіруси можуть викликати серйозні захворювання, такі як імунодефіцити та пухлини.
Щоб зруйнувати ці бар’єри, дослідницька група спочатку генетично модифікувала клітини вух свиней, щоб інактивувати три гени та додати дев’ять трансгенів людини, ця подвійна модифікація дозволяє набагато кращу сумісність з імунною системою та згортанням крові людського тіла. Потім ці клітини, генетично модифіковані за допомогою CRISPR-Cas9, трансформувались в ембріони за допомогою техніки перенесення (клонування) соматичних клітин. Ці ембріони дали свиней, які мали подвійну генетичну модифікацію.
Потім клітини цих нових свиней генетично модифікували CRISPR-Cas9, на цей раз для інактивації генів ендогенних свинячих ретровірусів. Після модифікації клітин свині, що несуть усі три типи модифікацій у своєму геномі, народжуються після нового використання техніки клонування.
Були проведені аналізи: вони не тільки підтвердили, що клітини цих свиней мають велику сумісність з імунною системою людини, але також мають меншу схильність викликати порушення згортання крові і, нарешті, гарне самопочуття.
Світле майбутнє за трансплантацією нирки
Цей експеримент є важливим кроком до першого клінічного випробування ксенотрансплантації свинячої нирки в людину. Це справді перше дослідження, яке поєднує генетичні модифікації свиней, метою яких є зробити їх більш сумісними з імунною системою людини та коагуляцією людини, а також усунути небезпеку передачі ендогенних свинячих ретровірусів. Комбіноване використання надзвичайно точних генетичних ножиць CRISPR-Cas9 та клонування переносу ядра соматичних клітин дозволило здійснити дуже істотні генетичні зміни всього за два етапи модифікації.
В даний час китайські, американські та іспанські вчені проводять дослідження з трансплантації органів з цих генетично модифікованих свиней на приматів, які не є людьми, щоб визначити безпеку та ефективність процедури. У огляді, опублікованому в січні 2020 року, команда з Університету Алабами стверджувала, що "стан науки є достатньо просунутим, щоб вказати, що існує ймовірність того, що клінічні випробування трансплантації нирок свиней відбудуться протягом найближчих двох років". Ця ж стаття стверджує, що люди в цих ранніх клінічних випробуваннях повинні бути тими, хто не сподівається на своєчасну трансплантацію нирки людини:
«Ми припускаємо, що було б етично пропонувати трансплантацію нирки свині вибраним пацієнтам, тривалість життя яких менше часу, необхідного для отримання органу у померлого донора людини. Середній термін очікування для пацієнта з термінальною стадією ниркової хвороби становить 3,9 року, після чого приблизно 35% кандидатів на трансплантацію помирають або вилучаються із списку очікування ».
Наслідки клінічних випробувань трансплантації нирок свиней для людей, які демонструють її безпеку та ефективність, були б величезними. Нирки можна було б не тільки виробляти в надлишку, але вони в основному ставали доступними на вимогу, в тому числі в надзвичайних ситуаціях. Щороку у всьому світі було б врятовано десятки тисяч життів. Негативні наслідки смерті мозку на здоров’я нирок, доступних для трансплантації, зникнуть. Це також закінчиться пожертвами живих людей, що було б чудовою новиною, враховуючи громіздку процедуру та медичні ускладнення, які можуть виникнути.
Крім того, цілком нова категорія людей могла б тоді отримати вигоду від трансплантації нирок: це випадки людей на маргіналіях, які, хоча їм і не потрібна нирка в короткостроковій перспективі, тим не менше виграють від трансплантації, яка заважає їм проблеми зі здоров’ям у середньостроковій чи довгостроковій перспективі. Враховуючи дефіцит нирок, доступних для трансплантації, ці люди, які страждають, наприклад, від погано контрольованого діабету, зараз виключені зі списків очікування. У ситуації великої кількості нирок всі трансплантації можуть бути зроблені попереджувально, а не набагато пізніше, коли потреба стане критичною. Результати превентивної трансплантації нирки також перевершують результати трансплантації, яка відбувається після встановлення діалізу.
За словами групи з Університету Алабами, генетичні модифікації у свиней можуть піти в майбутньому далі, ніж це робить поточна наукова робота:
«Генетичні маніпуляції, які були введені на сьогоднішній день у свиней, в основному намагалися подолати вроджену імунну відповідь, для якої медикаментозна терапія обмежена. Однак у майбутньому свинями також будуть маніпулювати для контролю адаптивного імунної відповіді, що дозволить значно зменшити або навіть повністю виключити екзогенну імуносупресивну терапію ".
За нирками
На додаток до пацієнтів, які страждають на ниркову недостатність, інші люди в майбутньому можуть отримати вигоду від революції ксенотрансплантатів на тваринах. Це стосується людей, які переживають важкі опіки шкіри, які потім зазнають значної довготривалої смертності, а також численних надзвичайно негативних психологічних наслідків. Для тих, у кого опіки залучають понад 50% загальної поверхні тіла, часто не є достатнім трансплантат власної шкіри.
Сьогодні проводять ксенотрансплантацію шкіри тварин, але більшу частину часу вони дуже швидко відторгаються. Тканина людини із трупів постійно відчуває нестачу, і жодного замінника, що наближається до функціональних та косметичних якостей людської шкіри, досі не знайдено. Недавні дослідження на приматах, які не є людьми, показали, що шкіра, отримана від генетично модифікованих свиней, може вижити до тридцяти днів без імунодепресії порівняно з вісім днів у середньому для шкіри людини, і це з рівноцінною якістю. В даний час у Сполучених Штатах триває клінічне випробування для оцінки безпеки та ефективності ксенотрансплантата тканини від генетично модифікованих свиней.
Також великі надії покладаються на вироблення еритроцитів:
«Альтернатива червоним кров’яним клітинам для клінічного переливання крові була б вигідною, особливо у ситуаціях масивної крововтрати (де доступність та сумісність обмежена) або хронічних захворювань крові, що вимагають частого переливання крові (що призводить до аллоімунітету [імунітету до донорської крові] ). [. ] Свинячі еритроцити пропонують перспективну альтернативу завдяки їх схожості з еритроцитами людини та нашій зростаючій здатності генетично модифікувати свиней для зниження їх імуногенності [здатності їх клітин викликати імунну відповідь у людей] ".
Ми могли б продовжувати ще довго, посилаючись, зокрема, на обіцянки ксенотрансплантатів тварин щодо трансплантації серця або навіть трансплантації печінки. У всіх цих випадках за останні десятиліття дослідження пришвидшились, і в доклінічних випробуваннях зростають успіхи завдяки використанню генетично модифікованих свиней. Як і у випадку з дослідженнями химерних тварин, голоси людей, прихильних до веганства, не зможуть піднятися, щоб протистояти цим методам ксенотрансплантації.
Проте це протистояння використанню свиней для порятунку величезної кількості людських життів втрачає більшу частину ваги у світі, де свиней широко використовують як джерело їжі: "Якщо вбивати свиней для ковбас нормально, то це, звичайно, добре вбити їх, щоб врятувати життя ".
Ми можемо посперечатися, що цієї опозиції з боку веганських активістів, а також, можливо, мусульманських чи єврейських віруючих або навіть людей, що викликають огиду до ідеї свинячих органів у людей, буде недостатньо, щоб уповільнити або зупинити це грізне дослідження. що обіцяє не менше, ніж скасувати трагічну нестачу органів і тканин. Франція виграла б від видалення своїх надзвичайно обмежувальних законів про біоетику, подолання ірраціональних побоювань генетичної модифікації та, нарешті, повноцінної участі у глобальних дослідженнях ксенотрансплантатів органів свиней.