خوک: کمک به حل بحران پیوند اعضا

هر 10 دقیقه یک نفر به لیست انتظار پیوند ملی اضافه می شود. صدها هزار بیمار هر روز در حال حاضر تنها در ایالات متحده آمریکا در انتظار اهدای عضو هستند. بسیاری از آنها در مراحل مختلف نارسایی کبد، قلب، کلیه و سایر انواع اندام هستند. اما هر روز 22 نفر از آنها در انتظار پیوند می میرند و تنها حدود 6000 پیوند هر سال در ایالات متحده انجام می شود (Donate Life). 

علیرغم مزایای انقلابی که پیوند اعضا در حوزه پزشکی وارد کرده است، هنوز هم در روند آن نقص هایی وجود دارد. تقاضا برای اعضای بدن به شدت بیشتر از مقدار موجود (OPTN) است. منبع اصلی اعضای بدن از اهداکنندگان فوت شده است. اما اگر مردم برای زندگی دیگران نیازی به مردن نداشتند چه؟ چه می شد اگر راهی وجود داشت که بتوانیم این اندام ها را رشد دهیم؟

توانایی رشد اندام های انسان در جنین حیوانات اخیراً توجه زیادی را در دنیای تحقیقات به خود جلب کرده است. مؤسسه ملی بهداشت (NIH) بیانیه ای را در 4 آگوست 2016 منتشر کرد مبنی بر اینکه آنها بودجه ای را برای آزمایش وایمرها، موجودات حیوانی و انسانی فراهم می کنند. آن‌ها بسیاری از دستورالعمل‌های قبلی خود را برای تحقیقات سلول‌های بنیادی انسانی بر اساس این فرض که واهی‌ها «پتانسیل فوق‌العاده‌ای برای مدل‌سازی بیماری، آزمایش دارو، و شاید در نهایت پیوند عضو دارند» لغو کرده‌اند. به همین دلیل، تحقیقات در مورد استفاده از سلول های بنیادی انسانی در حیوانات در سال ها و حتی ماه های اخیر به شدت رشد کرده است (موسسه ملی بهداشت).

ایده

خوان کارلوس ایزیپوسوا بلمونته، استاد آزمایشگاه بیان ژن در موسسه مطالعات بیولوژیکی سالک، در مقاله‌ای که در مجله Scientific American در ماه اکتبر یافت شد، روش‌های آزمایشگاهی خود را برای ایجاد اندام انسانی در خوک شرح می‌دهد. هدف توصیفی تر این تحقیق تغییر ماهیت یک اندام از حیوان به انسان قبل از شروع رشد آن و اجازه دادن به آن برای رشد کامل است. در این زمان، می‌توانیم آن را برداشت کرده و برای پیوند به انسان‌هایی که نارسایی اندام دارند، استفاده کنیم.

برای شروع، آنها توانایی خوک برای ایجاد یک اندام عملکردی را با دستکاری ژنوم آن با استفاده از آنزیم های CRISPR/Cas9 به عنوان "قیچی" حذف می کنند، که ژن مسئول ایجاد یک اندام خاص را قطع می کند. به عنوان مثال، در مورد پانکراس، یک ژن خاص به نام Pdx1 وجود دارد که به طور کامل مسئول تشکیل پانکراس در همه حیوانات است. حذف این ژن باعث ایجاد حیوانی بدون پانکراس می شود. با اجازه دادن به تخم بارور شده تا سپس به یک بلاستوسیست رشد کند، سلول های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) حاوی نسخه انسانی ژن حیوانی حذف شده قبلی به سلول معرفی می شوند. در مورد پانکراس، این قرار دادن سلول های بنیادی انسانی حاوی ژن Pdx1 انسانی است. سپس این بلاستوسیست باید در یک مادر جایگزین کاشته شود و اجازه رشد پیدا کند. از نظر تئوری، این به بلاستوسیست اجازه می دهد تا به بزرگسالی بالغ شود و یک اندام فعال، اما منشأ انسانی به جای خوک (Scientific American) تشکیل دهد.

الان کجا هستیم؟

در سال 2010، دکتر هیرومیتسو ناکائوچی در دانشگاه توکیو با موفقیت یک موش را با پانکراس موش پرورش داد. آنها همچنین تشخیص دادند که استفاده از iPSCها، برخلاف سلول‌های بنیادی جنینی، به حیوانات اجازه می‌دهد تا اندام‌های جدیدی بسازند که در واقع مختص یک فرد انسان است. این امر احتمال موفقیت پیوند را افزایش می دهد زیرا احتمال رد پیوند را کاهش می دهد. همچنین نگرانی‌های اخلاقی مرتبط با کار و به دست آوردن سلول‌های بنیادی جنینی را کاهش می‌دهد، که به دلیل ماهیتی که در آن سلول‌های بنیادی جنینی از بافت‌های جنین سقط شده برداشت می‌شوند، یک فرآیند بسیار بحث برانگیز باقی می‌ماند (Modern Farmer).

Juan Carlos Izipusua Belmonte همچنین بیان می‌کند که محققان در آزمایشگاه او با تزریق سلول‌های بنیادی انسان به جنین خوک، بافت انسانی را در بلاستوسیست با موفقیت رشد داده‌اند. آنها هنوز در انتظار نتایج بلوغ کامل جنین ها و مجوز مقامات ایالتی و محلی برای ادامه کار خود هستند. در حال حاضر، آنها فقط اجازه دارند تا به مدت 4 هفته به جنین انسان خوک اجازه بارداری بدهند و در این زمان باید حیوان را قربانی کنند. این توافقی است که آنها با مقامات نظارتی که آزمایش‌های آنها را مشاهده می‌کنند، به دست آورده‌اند.

Izipusua Belmonte می‌گوید که تیم او در حال حاضر روی رشد پانکراس یا کلیه تمرکز کرده‌اند، زیرا آنها قبلاً ژنی را شناسایی کرده‌اند که باعث رشد آن می‌شود. سایر ژن ها به این سادگی نیستند. به عنوان مثال، قلب دارای چندین ژن است که مسئول رشد آن هستند و شکست موفقیت آمیز آن را بسیار دشوارتر می کند. این بدان معناست که این توانایی برای رشد اندام‌ها ممکن است لزوماً همه مشکلات ما را در پیوند اعضا حل نکند، اما شاید فقط برای اندام‌های خاصی، آن‌هایی که رشد آنها را می‌توان با یک ژن تنظیم کرد (Scientific American).

مشکلات

ایزیپوسوآ بلمونته در مقاله ساینتیفیک امریکن خود به طور عمیق محدودیت ها و نقاط قوت این حوزه را مورد بحث قرار می دهد. با توجه به استفاده از خوک به عنوان جانشین، اندام های خوک می توانند به هر اندازه ای که برای سازگاری با فرد نیاز به پیوند لازم است رشد کنند، بنابراین برای ساختمان های مختلف سازگار می شوند. با این حال، نگرانی هایی در مورد دوره بارداری خوک ها وجود دارد که در مقایسه با دوره 4 ماهه مورد نیاز برای انسان، تنها 9 ماه است. بنابراین در زمان تمایز سلول‌های بنیادی انسانی که معمولاً برای بالغ شدن به یک دوره 9 ماهه نیاز دارند، اختلاف وجود دارد. دانشمندان باید ساعت داخلی این سلول های بنیادی انسانی را تطبیق دهند.

مشکل دیگر استفاده از iPSC ها به عنوان منبع سلول های بنیادی انسانی است. اگرچه همانطور که قبلاً گفته شد، iPSCها از نگرانی‌های اخلاقی اجتناب می‌کنند و نسبت به سلول‌های جنینی خاص‌تر هستند. این بدان معنی است که این سلول های بنیادی قبلاً نوعی تمایز دارند و نشان داده شده است که جنین های در حال رشد آنها را به عنوان خارجی رد می کنند. جون وو، محققی در آزمایشگاه بیان ژن در موسسه سالک با ایزیپوسوآ بلمونته، در حال حاضر روی راهی برای درمان iPSCها با هورمون‌های رشد کار می‌کند تا «به طیف وسیع‌تری از سیگنال‌های جنینی واکنش مناسب نشان دهند». Izipusua Belmonte می گوید که تا به امروز آنها نتایج امیدوارکننده ای را نشان داده اند که این درمان در واقع احتمال ادغام در بلاستوسیست را افزایش می دهد. با این حال، این مطالعه هنوز در مراحل اولیه خود است، بنابراین پیامدهای کامل آن هنوز ناشناخته است، اگرچه امیدوارکننده به نظر می رسد.

علاوه بر این، هنوز مشکلات بسیاری در مورد این مطالعات وجود دارد. خوک ها و انسان ها به اندازه انسان و موش که رشد موفقیت آمیزی اندام های انسان را تا به امروز نشان داده اند از نظر تکاملی مرتبط نیستند. این امکان وجود دارد که iPSC های انسانی سازگار شده باشند تا نتوانند تفاوت ها را در بستگان نزدیک درک کنند، اما اگر خوک ها خارج از آن قلمرو باشند، ادغام در بلاستوسیست ممکن است غیرممکن باشد. در این صورت، سایر میزبان های حیوانی باید بیشتر مورد بررسی قرار گیرند (Scientific American).

دغدغه های اخلاقی

کاملاً واضح است که نگرانی های اخلاقی بسیار شدیدی در مورد این نوع فناوری وجود دارد. من مطمئن هستم که شما حتی در حین خواندن این مطلب به چند مورد فکر کرده اید. به دلیل ظهور اخیر آن در دنیای علم، ما واقعاً وسعت کامل توانایی این فناوری را نمی دانیم. این امکان وجود دارد که ادغام iPSCهای انسانی در جنین به سایر قسمت‌های بدن، احتمالاً حتی مغز نیز سرایت کند. چه اتفاقی می افتد زمانی که ما شروع به یافتن اعصاب و بافت های انسان در مغز خوک می کنیم، که به خوک اجازه می دهد تا سطح بالاتری از استدلال را نسبت به خوک معمولی داشته باشد؟

این به نگرانی های مربوط به طبقه بندی حیوانات کایمریک زنده مربوط می شود. آیا این خوک نیمه انسان در نظر گرفته می شود؟ اگر نه، مطمئناً فقط یک خوک نیست، پس این به چه معناست؟ خط را کجا باید بکشیم؟ همچنین، اگر این خوک حاوی بافت‌های انسانی باشد، احتمالاً در معرض ابتلا به بیماری‌های انسانی است که برای انتقال و جهش بیماری‌های عفونی فاجعه‌بار خواهد بود (دیلی میل).

دکتر کریستوفر توماس اسکات، مدیر برنامه دانشگاه استنفورد در مورد سلول‌های بنیادی در جامعه، پژوهشگر ارشد در مرکز اخلاق زیست‌پزشکی و اکنون همکار ناکاوشی، توضیح می‌دهد که عملکرد انسان فراتر از سلول‌های مغز است. او بیان می‌کند که «آن‌ها مانند خوک‌ها عمل می‌کنند، مانند خوک‌ها احساس می‌کنند» و حتی اگر مغزی ساخته‌شده از بافت انسانی داشته باشند، ناگهان شروع به صحبت کردن و عملکرد انسان نمی‌کنند. با این حال، توجه به این نکته مهم است که این ممکن است در مورد حیواناتی که بیشتر شبیه انسان هستند، مانند شامپانزه ها و گوریل ها صادق نباشد. در این موارد است که بررسی چنین انتقالی به بافت انسانی به خصوص ترسناک خواهد بود. به همین دلیل است که این نوع آزمایش‌ها توسط مؤسسه ملی بهداشت برای انجام بر روی پستانداران ممنوع است، زیرا پیامدهای کامل معرفی سلول‌های بنیادی انسانی ناشناخته باقی مانده است (Modern Farmer).

روند واقعی این موضوع که ما فقط خوک را به قصد برداشتن اعضای بدنش و کشتن آن پرورش می دهیم، خود موضوعی بحث برانگیز است. ایده مزارع اعضای بدن به ویژه برای فعالان حقوق حیوانات نگران کننده است. نشان داده شده است که خوک ها در سطح هوشیاری و رنج ما سهیم هستند (Modern Farmer)، بنابراین استدلال می شود که استفاده از آنها صرفاً برای رشد اعضای بدن انسان، برداشت آنها و رها کردن آنها برای مردن به شدت غیرانسانی است (Daily Mail).

نگرانی دیگر مربوط به جفت گیری بین حیوانات کایمریک است. ناشناخته است که ادغام سلول های بنیادی انسانی در حیوان چگونه بر سیستم تولید مثل این حیوانات تأثیر می گذارد. مانند مورد مغز، ممکن است برخی از این سلول‌های بنیادی بتوانند به جای آن به سیستم تولید مثل مهاجرت کنند و در موارد شدید، یک اندام تولید مثل انسان کاملاً کارآمد ایجاد کنند. این امر کاملاً فاجعه آمیز خواهد بود زیرا از نظر تئوری منجر به تشکیل یک اسپرم و تخمک کاملاً انسانی در خوک های نر و ماده با این ویژگی می شود. اگر قرار بود دو تا از این واهی ها جفت گیری کنند، این می تواند حتی به یک مورد شدیدتر منجر شود که در آن یک جنین کاملاً انسانی در داخل یک حیوان مزرعه (ساینتیفیک آمریکایی) تشکیل می شود!