Grise: hjælper med at løse organtransplantationskrisen

Hvert 10. minut bliver nogen tilføjet til den nationale transplantationsventeliste. Hundredtusindvis af patienter hver dag venter i øjeblikket på en livreddende organdonation alene i USA. Mange af dem er i forskellige stadier af lever-, hjerte-, nyre- og andre typer organsvigt. Men hver dag vil 22 af dem dø og vente på en transplantation med kun omkring 6000 transplantationer udført i USA hvert år (Donate Life). 

På trods af de revolutionerende fordele, som organtransplantationer har indført i det medicinske område, er der stadig mangler ved processen. Efterspørgslen efter organer opvejer i høj grad mængden til rådighed (OPTN). Hovedkilden til organer er fra afdøde donorer. Men hvad nu hvis folk ikke behøvede at dø for at andre kunne leve? Hvad hvis der var en måde, hvorpå vi kunne dyrke disse organer?

Evnen til at dyrke menneskelige organer i dyreembryoner har for nylig øget stor interesse i forskningsverdenen. National Institute of Health (NIH) udgav en erklæring den 4. august 2016 om, at de ville yde finansiering til eksperimenter med kimærer, dyr-menneskelige organismer. De har ophævet mange af deres tidligere retningslinjer for menneskelig stamcelleforskning baseret på de præmisser, at kimærer "indeholder et enormt potentiale for sygdomsmodellering, lægemiddeltestning og måske eventuel organtransplantation". På grund af dette er undersøgelserne af brugen af ​​menneskelige stamceller i dyr vokset enormt i de seneste år og endda måneder (National Institute of Health).

Ideen

Juan Carlos Izipusua Belmonte, professor ved Gene Expression Laboratory ved Salk Institute for Biological Studies, skitserer i sin artikel fundet i Scientific American i oktober hans laboratoriemetoder til at udvikle et menneskeligt organ i en gris. Det mere beskrivende mål for denne forskning er at ændre et organs natur fra dyr til menneske, før det begynder at udvikle sig, og lade det vokse til fuld sigt. På dette tidspunkt kan vi høste det og bruge det til transplantation til mennesker, der udviser organsvigt.

Til at begynde med sletter de grisens evne til at skabe et funktionelt organ ved at manipulere dets genom ved hjælp af CRISPR/Cas9-enzymer som "saks", som skærer genet ud, der er ansvarligt for skabelsen af ​​et bestemt organ. For eksempel, i tilfælde af bugspytkirtlen, er der et specifikt gen kaldet Pdx1, der er helt ansvarlig for dannelsen af ​​bugspytkirtlen i alle dyr. Sletning af dette gen skaber et dyr uden bugspytkirtel. Ved at tillade det befrugtede æg at vokse til en blastocyst, introduceres inducerede pluripotente stamceller (iPSC'er), der indeholder den menneskelige version af det tidligere slettede dyregen, til cellen. For bugspytkirtlens tilfælde vil dette være en indsættelse af humane stamceller, der indeholder det humane Pdx1-gen. Denne blastocyst skal derefter implanteres i en surrogatmor og få lov til at udvikle sig. Teoretisk giver dette så blastocysten mulighed for at modnes til en voksen og danne et fungerende organ, men af ​​menneskelig oprindelse i stedet for gris (Scientific American).

Hvor er vi nu?

I 2010 dyrkede Dr. Hiromitsu Nakauchi ved Tokyo University med succes en mus med en rottebugspytkirtel. De fastslog også, at brugen af ​​iPSC'er, i modsætning til embryonale stamceller, gør det muligt for dyrene at lave nye organer, der faktisk er specifikke for et menneskeligt individ. Dette øger sandsynligheden for succes for transplantationen, da det mindsker chancen for afstødning. Det reducerer også de etiske bekymringer forbundet med at arbejde med og opnå embryonale stamceller, hvilket fortsat er en meget kontroversiel proces på grund af den natur, hvori embryonale stamceller høstes, fra væv fra aborterede fostre (Modern Farmer).

Juan Carlos Izipusua Belmonte udtaler også, at forskere i hans laboratorium med succes har dyrket menneskeligt væv i blastocysten efter injektion af menneskelige stamceller i svineembryoner. De afventer stadig resultater fra fuld modning af embryonerne og på tilladelse fra statslige og lokale myndigheder til at fortsætte deres arbejde. Lige nu må de kun lade svine-menneske-embryonerne drægtige i 4 uger, hvorefter de skal ofre dyret. Dette er en aftale, de har indgået med de regulerende myndigheder, der observerer deres eksperimenter.

Izipusua Belmonte siger, at hans team i øjeblikket fokuserer på at dyrke en bugspytkirtel eller en nyre, på grund af det faktum, at de allerede har identificeret det gen, der starter dets udvikling. Andre gener er ikke nær så simple. Hjertet har for eksempel flere gener, der er ansvarlige for dets vækst, hvilket gør det meget sværere at slå ud med succes. Det betyder, at denne evne til at dyrke organer ikke nødvendigvis løser alle vores problemer med organtransplantationer, men måske kun for bestemte organer, dem hvis udvikling kan reguleres af ét gen (Scientific American).

Problemerne

Izipusua Belmonte diskuterer i dybden dette felts begrænsninger og styrker i sin Scientific American-artikel. Hvad angår brugen af ​​grise som surrogat, kan griseorganer vokse til den størrelse, der er nødvendig for at rumme den person, der har behov for transplantationen, og dermed rumme forskellige opbygninger. Der er dog bekymringer med drægtighedsperioden for grise, som kun er 4 måneder, sammenlignet med den 9-måneders periode, der kræves for mennesker. Der vil derfor være en uoverensstemmelse i differentieringstiden for humane stamceller, som normalt kræver en periode på 9 måneder for at modnes. Forskere ville skulle tilpasse det indre ur af disse menneskelige stamceller.

Et andet problem involverer brugen af ​​iPSC'er som kilde til menneskelige stamceller. Selvom man undgår etiske bekymringer og er mere personspecifik end embryonale celler, som tidligere nævnt, er iPSC'er mindre naive. Det betyder, at disse stamceller allerede har en form for differentiering, og de udviklende embryoner har vist sig at afvise dem som fremmede. Jun Wu, en forsker i Gene Expression Laboratory ved Salk Institute med Izipusua Belmonte, arbejder i øjeblikket på en måde at behandle iPSC'erne med væksthormoner for at "reagere passende på en bredere vifte af embryonale signaler". Izipusua Belmonte siger, at de indtil dato har vist lovende resultater, at denne behandling faktisk øger sandsynligheden for at blive integreret i blastocysten. Denne undersøgelse er dog stadig i sine tidlige stadier, så de fuldstændige konsekvenser er stadig ukendte, selvom de ser lovende ud.

Desuden er der stadig mange flere problemer med disse undersøgelser. Grise og mennesker er ikke så evolutionært beslægtede som mennesker og rotter, som har vist vellykket vækst af menneskelige organer til dato. Det er muligt, at menneskelige iPSC'er kunne have tilpasset sig til at være ude af stand til at opfatte forskelle i nære slægtninge, men hvis grise er længere uden for dette område, kan integration i blastocysten være umulig. I dette tilfælde vil andre dyreværter skulle udforskes yderligere (Scientific American).

De etiske bekymringer

Det er helt indlysende, at der er nogle meget ekstreme etiske betænkeligheder ved denne type teknologi. Jeg er sikker på, at du selv har tænkt på et par stykker, mens du læste dette. På grund af dens nylige fremkomst i videnskabens verden kender vi ikke rigtigt den fulde bredde af denne teknologis evner. Det er muligt, at integrationen af ​​menneskelige iPSC'er i embryoet kan spredes til andre dele af kroppen, muligvis endda hjernen. Hvad sker der, når vi begynder at finde menneskelige nerver og væv i grisehjernen, hvilket gør det muligt for grisen at være i stand til et højere niveau af ræsonnement end den gennemsnitlige gris?

Dette hænger sammen med bekymringerne med klassificeringen af ​​levende kimære dyr. Ville denne gris blive betragtet som halvmenneske? Hvis ikke, er det bestemt ikke bare en gris, så hvad betyder det? Hvor trækker vi grænsen? Desuden, hvis denne gris indeholder humant væv, kan den muligvis være modtagelig for at udvikle menneskelige sygdomme, som ville være katastrofale for overførsel og mutation af infektionssygdomme (Daily Mail).

Christopher Thomas Scott, PhD, direktør for Stanfords program for stamceller i samfundet, seniorforsker ved Center for Biomedicinsk Etik og nu en kollega til Nakauchi, forklarer, at menneskelig funktion rækker længere end blot cellerne i hjernen. Han udtaler, at "de kommer til at opføre sig som svin, de vil føle sig som svin", og selv hvis de skulle indeholde en hjerne lavet af menneskeligt væv, ville de ikke pludselig begynde at tale og fungere som et menneske. Det er dog vigtigt at bemærke, at dette måske ikke er så sandt for dyr, der ligner mennesker, såsom chimpanser og gorillaer. Det er i disse tilfælde, at en sådan overførsel til humant væv ville være særligt skræmmende at overveje. Det er på grund af dette, at disse typer eksperimenter er forbudt af National Institute of Health til at blive udført på primater, da de fuldstændige konsekvenser af introduktionen af ​​menneskelige stamceller forbliver ukendte (Modern Farmer).

Selve processen for dette er, at vi bare dyrker grisen med den hensigt at høste dens organer og dræbe den, er et kontroversielt emne i sig selv. Ideen om orgelfarme er især optaget af dyrerettighedsaktivister. Grise har vist sig at dele vores niveau af bevidsthed og lidelse (Modern Farmer), så det hævdes, at det er meget umenneskeligt at bruge dem udelukkende til vækst af menneskelige organer, høste dem og lade dem dø (Daily Mail).

En anden bekymring involverer parringen mellem kimære dyr. Det er ukendt, hvordan integrationen af ​​menneskelige stamceller i dyret ville påvirke disse dyrs reproduktionssystem. Ligesom i tilfældet med hjernen, er det muligt, at nogle af disse stamceller kan migrere til det reproduktive system i stedet, og i ekstreme tilfælde skabe et fuldt funktionelt menneskeligt reproduktionsorgan. Dette ville være helt katastrofalt, da det teoretisk set ville føre til dannelsen af ​​en fuldstændig menneskelig sæd og æg hos han- og hungrise med denne egenskab. Hvis to af disse kimærer skulle parre sig, kunne dette endda føre til et endnu mere ekstremt tilfælde, hvor der ville være dannelse af et fuldt menneskeligt foster inde i et husdyr (Scientific American)!