Małpa z nerkami świni. Medyczny przełom?

Brak narządów do przeszczepów jest jednym z największych problemów współczesnej medycyny. Na całym świecie pacjenci cierpiący z powodu niewydolności nerek czekają latami na odnalezienie odpowiedniego dawcy. Wielu z nich nie doczekuje się tego nigdy.

Aby złagodzić ten niedobór, naukowcy sięgają po nietypowe rozwiązania. Organizmy świń są wystarczająco podobne do ludzkich, by zwierzęta te mogły być wykorzystywane w przeszczepach. Ale najpierw naukowcy muszą upewnić się, że po przeszczepie narządy nadal będą pracować.

Amerykańska firma biotechnologiczna eGenesis przeprowadziła właśnie eksperyment który miał sprawdzić, czy taki przeszczep jest w ogóle realny. Naukowcy przeszczepili nerki pochodzące od genetycznie zmodyfikowanych świń małpom. Zwierzęta przeżyły z tymi organami przez dwa lata. Wyniki eksperymentu opisano właśnie w czasopiśmie Nature.

Nerki są kluczowymi organami. Odpowiadają za usuwanie szkodliwych związków chemicznych z naszych organizmów i regulują równowagę płynów. Choroby nerek są jednak bardzo powszechne. Według danych federalnej sieci pozyskiwania i przeszczepiania narządów w samych Stanach Zjednoczonych na dawstwo nerek czeka prawie 88 000 osób. W 2022 r. otrzymało je jedynie około 26 tys.

Kiedy nerki przestają działać, ludzie muszą przechodzić regularne dializy, aby mechanicznie usunąć z ich krwi toksyczne substancje. Połowa poddawanych dializie pacjentów umiera w ciągu 5 lat. "Globalne skutki chorób nerek są zdumiewające" mówił magazynowi “Wired" Mike Curtis, dyrektor generalny eGenesis. "Przeszczepy międzygatunkowe oferują najbardziej zrównoważone, skalowalne i wykonalne źródło narządów".

Idea przeszczepiania ludziom narządów zwierzęcych, zwana ksenotransplantacją, sięga co najmniej kilkuset lat wstecz. W latach sześćdziesiątych lekarze zaczęli przeszczepiać ludziom nerki pawianów i szympansów, ale narządy te zazwyczaj ulegały uszkodzeniu w ciągu kilku dni lub tygodni z powodu odrzutów i infekcji. W latach 90. naukowcy zaczęli bliżej przyglądać się świniom jako potencjalnym dawcom, ponieważ ich narządy są wielkością bliższe ludzkim. Ich narządy nie są jednak kompatybilne z ludzkim organizmem i nawet po podaniu leków immunosupresyjnych zostałyby szybko odrzucone.

Pomogła inżynieria genetyczna. Specjalnie zmodyfikowane zwierzęta mają organy, które ludzki organizm może uznać za swoje. Naukowcy z eGenesis wykorzystali w tym celu technologię edycji genów Crispr. Wyłączyli u zwierząt trzy geny odpowiadające za gwałtowne odrzuty następujące w kilka minut po przeszczepie. W niektórych przypadkach dodali też siedem genów ludzkich odpowiadających m.in. za działanie układu odpornościowego i krzepnięcie krwi. 

Nerki tak zmodyfikowanych świń przeszczepiono następnie 21 małpom. Te z organów, które zawierały ludzkie geny przetrwały siedmiokrotnie dłużej, niż te, którym jedynie wyłączono trzy geny świń. Średnio te pierwsze funkcjonowały 176 dni, podczas gdy te drugie zaledwie 24. Sugeruje to, że dodanie ludzkich genów zapewnia pewną ochronę przed odrzuceniem - twierdzą autorzy badania. Jedna z małp, która otrzymała nerki z ludzkimi genami, przeżyła 758 dni po przeszczepie.

Ksenotransplantacja może pomóc rozwiązać poważny problem z niedoborem organów dla ludzi, rodzi jednak wiele nowych kwestii medycznych, prawnych i etycznych. Problemem jest między innymi to, że wiele zwierząt, np. świnie, żyje krócej niż ludzie, co oznacza, że ich tkanki starzeją się szybciej. Niepokój budzi również przenoszenie chorób ze zwierząt na ludzi (ksenozoonoza). Obrońcy praw zwierząt sprzeciwiają się ksenotransplantacji ze względów etycznych.

Małpy są często wykorzystywane w eksperymentach ze względu na ich podobieństwa biologiczne do ludzi. Badacze sądzą jednak, że przygotowane w taki sposób nerki będą w ludzkim organizmie działały lepiej i dłużej, bo badacze z góry przeprojektowywali je tak, by były kompatybilne z fizjologią człowieka, a nie małpy. Ponadto, jak podkreślają naukowcy, ludzie zazwyczaj lepiej dbają o własne zdrowie po operacji, niż zwierzęta laboratoryjne.

Celem badań jest uzyskanie organów, które działałyby co najmniej trzy lata w organizmie człowieka. A potencjalnie znacznie dłużej.

Na razie jednak podobne eksperymenty z udziałem realnych, ludzkich pacjentów pozostają niezmiernie rzadkie. We wrześniu badacze z Uniwersytetu Nowojorskiego ogłosili, że pozostający w stanie śmierci mózgowej i podpięty do aparatury podtrzymującej życie człowiek przeżył dwa miesiące ze zmodyfikowaną genetycznie świńską nerką. Grupa przeprowadziła także kilka krótszych badań na sercach i nerkach świń. Żaden z narządów nie został odrzucony. Na razie nie można prowadzić dłuższych eksperymentów tego rodzaju ze względu na ograniczenia etyczne.

Nerki użyte w eksperymentach na Uniwersytecie Nowojorskim pochodziły od świń z zaledwie jedną modyfikacją genetyczną - pozbawiono je genu odpowiedzialnego za natychmiastowe odrzucenie organu przez układ odpornościowy. Podczas pierwszego eksperymentalnego przeszczepu serca od świni do człowieka w 2022 r. naukowcy wykorzystali zwierzę z 10 zmianami. Biorca, David Bennett, żył po zabiegu dwa miesiące. W zeszłym miesiącu druga osoba otrzymała genetycznie zmodyfikowane serce świni, również od zwierzęcia, z 10 zmianami w DNA.

Zanim jednak podobne organy doczekają się prób klinicznych na normalnych pacjentach, badacze musieli udowodnić, że małpy z nerkami świni są w stanie przeżyć co najmniej rok. Spośród 15 objętych badaniem eGenesis zwierząt, które otrzymały nerki z 3 usuniętymi genami świni i dodanymi 8 genami człowieka rok przeżyło 5. Firma chce zacząć próby kliniczne z ochotnikami w 2025 r.

Światowy niedobór narządów do transplantacji powoduje, że około 20-35% pacjentów potrzebujących narządów zastępczych umiera na liście oczekujących zanim zostanie dla nich znaleziony odpowiedni dawca. Badacze pracujący nad ksenotransplantacją badają też możliwość wykorzystania komórek lub tkanek innych gatunków do leczenia zagrażających życiu i wyniszczających chorób, takich jak rak, cukrzyca, niewydolność wątroby i choroba Parkinsona.