Małpka żyła przez 2 lata z nerką od świni. Przełom w dziedzinie transplantacji?
Na całym świecie brakuje nerek do przeszczepów. Od wielu lat naukowcy przeprowadzają eksperymenty na małpkach, którym implantowane są organy świń. Wyniki tych badań mają mieć pozytywne znaczenie dla przyszłości naszego gatunku.
Znajdująca się w Massachusetts firma biotechnologiczna eGenesis opublikowała wyniki badań dotyczących transplantacji nerek. Naukowcy postanowili zaimplementować świński organ u małpy i zwierzak przeżył ponad 2 lata we względnym zdrowiu.
Nerki są kluczowe w prawidłowym działaniu układu pokarmowego, a w samych Stanach Zjednoczonych na liście oczekujących transplantacji zarejestrowanych jest 88 tysięcy osób. W 2022 roku operacji doczekało się zaledwie 26 tysięcy z nich. Jest to problem dotykający setek tysięcy ludzi na całym świecie.
Małpka przeżyła 2 lata ze świńską nerką
eGenesis wyszło z założenia, że skoro brakuje nam ludzkich nerek, to być może lepszym pomysłem jest rozwinięcie technologii medycznej i hodowanie innych gatunków zwierząt w celu wykorzystywania ich nerek do przeszczepu. Jak powiedział szef firmy, Mike Curtis:
Globalna skala problemów z nerkami jest przerażająca. Transplantacja międzygatunkowa zdaje się być najbardziej skalowalną, prawdopodobną i najłatwiejszą opcją na stworzenie nam stałego źródła organów.
Oczywiście nie jest to nowy koncept – pierwsze teorie pojawiły się już setki lat temu, a w latach 60. przeprowadzano eksperymenty z nerkami od szympansów i pawianów. Ciała ludzkie odrzucały jednak organy od innych naczelnych z powodu infekcji układu immunologicznego. W latach 90. podjęto próby ze świńskimi nerkami, bo te są bliższe wielkością ludzkim organom.
Problem był jednak taki, że nerki nie były kompatybilne między naszymi gatunkami, nawet z pomocą innych leków (tych, które miały tłamsić układ immunologiczny). Naukowcy pracują jednak nad inżynierią genetyczną, która ma sprawić, że świńskie organy będą bardziej przystosowane do działania w ludzkim organizmie.
eGenesis postanowiło opublikować wyniki swoich badań w żurnalu naukowym Nature. Firma wyjaśniła, że jej naukowcy skorzystali z edycji genów w kilkudziesięciu prosiakach. Jednej grupie zablokowano trzy geny, które powodowały odrzucenie organu w organizmie ludzkim. W drugiej grupie nie tylko zablokowano te geny, ale dodano również 7 różnych ludzkich genów, które miały regulować różnego rodzaju stany zapalne i układ immunologiczny.
Następnie nerki świń zostały zaimplementowane w 21 małpkach, którym wycięto ich własne nerki. Z wyników badań wynika, że te zwierzaki, które otrzymały organy z genami ludzkimi przeżyły średnio kilka razy dłużej – mówimy tutaj o medianie 176 dni w porównaniu do 24 dni z osobnikami, które otrzymały nerki z mniejszą ilością ingerencji.
To sprawiło, że naukowcy szybko doszli do wniosku, że dodanie zaledwie kilku ludzkich genów miało ogromny wpływ na zdrowie małpek, które otrzymały transplantacje. Jedna z nich żyła aż 758 dni po procedurze, co wspomniany szef eGenesis Mike Curtis podsumował słowami:
Zwierzęta bardzo dobrze tolerowały te organy.
Małpki są używane w badaniach jako substytut ludzi, ponieważ jesteśmy do nich zbliżeni pod względem biologicznym. Curtis pokusił się jednak o stwierdzenie, że ich eksperymenty mogą mieć nawet lepsze skutki u ludzi, ponieważ to dla nas projektowane są zmiany w świńskich organach. Co ważne, ludzie też lepiej się słuchają jeśli chodzi o przestrogi lekarzy, lepiej odpoczywają po operacji i utrzymują zdrową dietę, by przeszczep jak najszybciej i jak najlepiej się przyjął.
Curtis twierdzi, że jego firma chce stworzyć świńskie nerki, które będą pracowały w ludzkim organizmie przez przynajmniej trzy lata – to jednak zaledwie początek, bo w przyszłości ten czas ma być jeszcze dłuższy.
Naukowcy musieli również wprowadzić zmiany w świńskim DNA z innego powodu – retrowirusów. Te wymagały aż 59 edycji ze strony badaczy eGenesis. Dla wielu wcześniejszych biotechnologów i badaczy genetyki to właśnie różnego rodzaju wirusy pochodzenia zwierzęcego były rysowane jako duże zagrożenie dla człowieka. I chociaż naukowcy o tych problemach jedynie teoretyzowali, to firma postanowiła po prostu tego problemu pozbyć się w zarodku.
W celu wprowadzaniu zmian w DNA, eGenesis korzystało z metody Crispr, za którą kilka lat temu Nobla w dziedzinie chemii otrzymały Emmanuelle Charpentier i Jennifer A. Doudna. Jak opowiedział profesor George Church, genetyk z uniwersytetu Harvarda i współzałożyciel eGenesis, to pozwala naukowcom na wprowadzeniu kilku zmian naraz, co bardzo przyspiesza cały proces.
Za względu na ryzyko tych operacji, testy na ludziach do tej pory były dość mocno ograniczone. We wrześniu naukowcy z NYU Langone Health poinformowali jednak, że przeszczepili genetycznie zmodyfikowaną świńską nerkę osobie z martwicą mózgu. Ta funkcjonowała przez 2 miesiące, co jest dotychczasowym rekordem. Badacze próbowali przeprowadzić serię innych eksperymentów ze świńskimi sercami i nerkami, ale zaprzestali pracy z powodów etycznych – nie byli bowiem pewni, jak długo mogą pracować z osobą cierpiącą z powodu martwicy mózgu.
Doktor Adam Griesemer, chirurg z NYU, w rozmowie z Wired stwierdził, że badania na małpkach są bardzo ważne, ponieważ pomagają nam zrozumieć, jakich problemów możemy się spodziewać w długim okresie:
Badania na naczelnych mogą być znacznie bardziej długotrwałe, niż to, co możemy osiągnąć my.
Warto jednak wspomnieć, że badania są jeszcze we wczesnej fazie rozwoju. W tym momencie nie wiemy nawet, czy wszystkie 69 zmian (59 związanych z wirusami, 3 z ograniczeniem świńskiego DNA i 7 dodanych genów ludzkich) jest wymagane do przeprowadzenia transplantacji. Dla porównania NYU w swoich eksperymentach wprowadzało tylko jedną zmianę w przypadku nerek – usuwano gen odpowiedzialny za wywoływanie reakcji immunologicznej.
Jeśli chodzi natomiast o przeszczep serca, to naukowcy skorzystali z organu z 10 zmianami. Jego odbiorca, David Bennet, przeżył ze świńskim sercem 2 miesiące. We wrześniu NYU przeprowadziło kolejną transplantację, również z sercem z 10 zmianami.
Zanim dojdzie do szerzej dostępnych testów na ludziach, eGenesis będzie musiało pokazać amerykańskiej komisji Food and Drug Administration, że ich eksperymenty z małpkami się powiodły i zwierzaki żyją przynajmniej rok po operacji. Do tej pory udało się to 5 z 15 osobników (tym, które otrzymały nerki ze wszystkimi zmianami genów). Mike Curtis przyjmuje wersję optymistyczną i twierdzi, że testy kliniczne na ludziach będą mogli przeprowadzać w 2025 roku.
Nie są w tym osamotnieni, ponieważ podobne badania prowadzą również naukowcy z University of Alabama at Birmingham, którzy chcą zacząć testować na ludziach już w 2024 roku. UOA swoje eksperymenty przeprowadzało na osobach z martwicą mózgu, podobnie jak NYU.