חזירים: עוזרים לפתור את משבר השתלת האיברים

כל 10 דקות מישהו מתווסף לרשימת ההמתנה הלאומית להשתלות. מאות אלפי חולים מדי יום ממתינים כעת לתרומת איברים מצילת חיים בארה"ב בלבד. רבים מהם נמצאים בשלבים שונים של כבד, לב, כליות וסוגים אחרים של אי ספיקת איברים. אבל בכל יום ימותו 22 מהם בהמתנה להשתלה עם רק כ-6000 השתלות שבוצעו בארה"ב מדי שנה (Donate Life). 

למרות היתרונות המהפכניים שהשתלות איברים הכניסו לתחום הרפואי, עדיין יש פגמים בתהליך שלה. הביקוש לאיברים עולה בחומרה על הכמות הזמינה (OPTN). המקור העיקרי לאיברים הוא מתורמים שנפטרו. אבל מה אם אנשים לא היו צריכים למות כדי שאחרים יחיו? מה אם הייתה דרך שנוכל לגדל את האיברים האלה?

היכולת לגדל איברים אנושיים בעוברים של בעלי חיים עוררה לאחרונה עניין רב בעולם המחקר. המכון הלאומי לבריאות (NIH) פרסם הצהרה ב-4 באוגוסט 2016 שהם יספקו מימון לניסויים של כימרות, אורגניזמים של בעלי חיים-אנושיים. הם הסירו רבים מההנחיות הקודמות שלהם לחקר תאי גזע אנושיים בהתבסס על ההנחות כי לכימירות "יש פוטנציאל אדיר למודלים של מחלות, בדיקות תרופות ואולי בסופו של דבר השתלת איברים". בשל כך, החקירות על השימוש בתאי גזע אנושיים בבעלי חיים גדלו מאוד בשנים האחרונות, ואפילו חודשים (המכון הלאומי לבריאות).

הרעיון

חואן קרלוס איזיפוסואה בלמונטה, פרופסור במעבדה לביטוי גנים במכון סאלק למחקרים ביולוגיים, מתאר במאמרו שנמצא ב-Scientific American באוקטובר את שיטות המעבדה שלו לפיתוח איבר אנושי בחזיר. המטרה התיאורית יותר של מחקר זה היא לשנות את טבעו של איבר מבעל חיים לאדם לפני שהוא מתחיל בפיתוח ולאפשר לו לצמוח לטווח מלא. בשלב זה, אנו יכולים לקצור אותו ולהשתמש בו להשתלה בבני אדם המפגינים כשל איברים.

ראשית, הם מוחקים את יכולתו של החזיר ליצור איבר פונקציונלי על ידי מניפולציה של הגנום שלו באמצעות אנזימים CRISPR/Cas9 כ"מספריים", מה שמנתק את הגן האחראי ליצירת איבר מסוים. לדוגמה, במקרה של הלבלב, ישנו גן ספציפי בשם Pdx1 שאחראי כולו להיווצרות הלבלב בכל בעלי החיים. מחיקה של גן זה יוצרת בעל חיים ללא לבלב. מתן אפשרות לביצית המופרית לגדול לבלסטוציסט, מוכנסים לתא תאי גזע פלוריפוטנטיים (iPSCs) המכילים את הגרסה האנושית של הגן הקודם של החיה שנמחק. במקרה של הלבלב, זו תהיה החדרה של תאי גזע אנושיים המכילים את הגן Pdx1 האנושי. לאחר מכן צריך להשתיל את הבלסטוציסט הזה לאם פונדקאית, ולאפשר לו להתפתח. תיאורטית, אז זה מאפשר לבלסטוציסט להתבגר למבוגר וליצור איבר מתפקד, אך ממוצא אנושי במקום חזיר (סיינטיפיק אמריקן).

איפה אנחנו נמצאים עכשיו?

בשנת 2010, ד"ר הירומיצו נאקאוצ'י מאוניברסיטת טוקיו גידל בהצלחה עכבר עם לבלב חולדה. הם גם קבעו שהשימוש ב-iPSCs, בניגוד לתאי גזע עובריים, מאפשר לבעלי החיים ליצור איברים חדשים שהם למעשה ספציפיים לאדם אנושי. זה מגדיל את הסיכוי להצלחה של ההשתלה מכיוון שהוא מקטין את הסיכוי לדחייה. זה גם מפחית את החששות האתיים הקשורים בעבודה עם והשגת תאי גזע עובריים, מה שנותר תהליך שנוי במחלוקת מאוד בגלל האופי שבו קוטפים תאי גזע עובריים, מרקמות של עוברים שהופלו (איכר מודרני).

חואן קרלוס איזיפוסואה בלמונטה גם מצהיר כי חוקרים במעבדה שלו גידלו בהצלחה רקמה אנושית בבלסטוציסט לאחר הזרקת תאי גזע אנושיים לעוברי חזירים. הם עדיין ממתינים לתוצאות מהתבגרות מלאה של העוברים, ולאישור מרשויות המדינה והרשויות המקומיות להמשיך בעבודתם. נכון לעכשיו, הם רשאים לתת לעוברים חזירים-אנושיים להריון רק במשך 4 שבועות, ואז עליהם להקריב את החיה. זהו הסכם שהם הגיעו אליו עם הרשויות הרגולטוריות המתבוננות בניסויים שלהם.

Izipusua Belmonte אומר שהצוות שלו מתמקד כעת בגידול לבלב או כליה, בשל העובדה שהם כבר זיהו את הגן שמתניע את התפתחותו. גנים אחרים אינם כמעט פשוטים. ללב, למשל, יש מספר גנים שאחראים על הצמיחה שלו, מה שמקשה הרבה יותר להצליח לדפוק אותו. המשמעות היא שהיכולת הזו להצמיח איברים לא בהכרח תפתור את כל הבעיות שלנו בהשתלות איברים, אלא אולי רק עבור איברים מסוימים, כאלו שהתפתחותם יכולה להיות מווסתת על ידי גן אחד (סיינטיפיק אמריקן).

הבעיות

Izipusua Belmonte דן לעומק במגבלות ובחוזקות של תחום זה במאמרו ב-Scientific American. בהתייחס לשימוש בחזירים כפונדקאית, איברי החזיר יכולים לגדול לכל גודל הדרוש כדי להכיל את האדם הזקוק להשתלה, ובכך להתאים למבנה שונים. עם זאת, יש דאגות לגבי תקופת ההיריון של חזירים, שהיא 4 חודשים בלבד, בהשוואה לתקופה של 9 החודשים הנדרשים לבני אדם. לכן תהיה אי התאמה בזמן ההתמיינות של תאי גזע אנושיים, שבדרך כלל דורשים תקופה של 9 חודשים כדי להתבגר. מדענים יצטרכו להתאים את השעון הפנימי של תאי הגזע האנושיים הללו.

בעיה נוספת כרוכה בשימוש ב-iPSCs כמקור לתאי גזע אנושיים. למרות הימנעות מחששות אתיים והיותם ספציפיים יותר לאדם מאשר תאים עובריים, כפי שצוין קודם לכן, iPSCs הם פחות תמימים. המשמעות היא שלתאי גזע אלה יש כבר צורה כלשהי של התמיינות והוכח שהעוברים המתפתחים דוחים אותם כזרים. ג'ון וו, חוקר במעבדה לביטוי גנים במכון סאלק עם Izipusua Belmonte, עובד כעת על דרך לטפל ב-iPSCs עם הורמוני גדילה כדי "להגיב כראוי למגוון רחב יותר של אותות עובריים". Izipusua Belmonte אומר שעד היום הם הראו תוצאות מבטיחות שטיפול זה אכן מעלה את הסיכוי להשתלב בבלסטוציסט. אולם מחקר זה עדיין בשלביו הראשונים, כך שההשלכות המלאות עדיין אינן ידועות, למרות שהן נראות מבטיחות.

יתר על כן, יש עדיין הרבה יותר בעיות עם מחקרים אלה. חזירים ובני אדם אינם קשורים אבולוציונית כמו בני אדם וחולדות, שהראו צמיחה מוצלחת של איברים אנושיים עד היום. יתכן ש-iPSCs אנושיים יכלו להסתגל כך שאינם מסוגלים לתפוס הבדלים בקרב קרובי משפחה, אבל אם חזירים נמצאים יותר מחוץ לתחום זה, ייתכן שהשילוב בבלסטוציסט יהיה בלתי אפשרי. במקרה זה, מארחים אחרים של בעלי חיים יצטרכו להיחקר יותר (סיינטיפיק אמריקן).

החששות האתיים

זה די ברור שיש כמה דאגות אתיות קיצוניות מאוד עם סוג זה של טכנולוגיה. אני בטוח שאפילו חשבת על כמה בעצמך בזמן שקראת את זה. בשל הופעתה האחרונה לעולם המדע, איננו יודעים באמת את מלוא רוחב היכולות של טכנולוגיה זו. ייתכן שהשילוב של iPSCs אנושיים בעובר עלול להתפשט לשאר חלקי הגוף, אולי אפילו למוח. מה קורה כשאנחנו מתחילים למצוא עצבים ורקמות אנושיות במוח החזיר, מה שמאפשר לחזיר להיות מסוגל לרמה גבוהה יותר של חשיבה מהחזיר הממוצע?

זה קשור לחששות עם הסיווג של חיות כימריות חיות. האם החזיר הזה ייחשב כחצי אנושי? אם לא, זה בהחלט לא רק חזיר, אז מה זה אומר? איפה מותחים את הגבול? כמו כן, אם החזיר הזה מכיל רקמות אנושיות, הוא עשוי להיות רגיש לפתח מחלות אנושיות, שיהיו הרות אסון להעברה ומוטציה של מחלות זיהומיות (דיילי מייל).

כריסטופר תומס סקוט, דוקטורט, מנהל התוכנית של סטנפורד לתאי גזע בחברה, חוקר מחקר בכיר במרכז לאתיקה ביו-רפואית וכיום עמיתו של Nakauchi, מסביר שתפקוד אנושי הולך רחוק יותר מסתם התאים במוח. הוא קובע כי "הם הולכים להתנהג כמו חזירים, הם ירגישו כמו חזירים" וגם אם הם היו מכילים מוח עשוי רקמה אנושית, הם לא היו מתחילים פתאום לדבר ולתפקד כאדם. עם זאת, חשוב לציין כי ייתכן שהדבר אינו נכון עבור בעלי חיים הדומים יותר לבני אדם, כגון שימפנזים וגורילות. במקרים אלה, העברה כזו לרקמה אנושית תהיה מפחידה במיוחד לשקול. בגלל זה ניסויים מסוג זה נאסרים על ידי המכון הלאומי לבריאות להתבצע בפרימטים, שכן ההשלכות המלאות של החדרת תאי גזע אנושיים נותרו בלתי ידועות (איכר מודרני).

התהליך האמיתי של זה הוא שאנחנו פשוט מגדלים את החזיר בכוונה לקצור את איבריו ולהרוג אותו הוא נושא למחלוקת בפני עצמו. הרעיון של חוות איברים נוגע במיוחד לפעילי זכויות בעלי חיים. הוכח כי חזירים חולקים את רמת התודעה והסבל שלנו (איכר מודרני), ולכן נטען שהשימוש בהם אך ורק לצמיחת איברים אנושיים, קצירתם והשארתם למות הוא בלתי אנושי ביותר (דיילי מייל).

דאגה נוספת כרוכה בהזדווגות בין בעלי חיים כימריים. לא ידוע כיצד שילוב תאי גזע אנושיים בבעל החיים ישפיע על מערכת הרבייה של בעלי חיים אלו. כמו במקרה של המוח, ייתכן שחלק מתאי הגזע הללו יכולים לנדוד למערכת הרבייה במקום זאת, וליצור, במקרים קיצוניים, איבר רבייה אנושי מתפקד במלואו. זה יהיה הרסני לחלוטין מכיוון שהוא יוביל באופן תיאורטי להיווצרות זרע וביציות אנושיות לחלוטין אצל זכרים ונקבות חזירים עם מאפיין זה. אם שתיים מהכימרות הללו היו מזדווגות, זה אפילו יכול להוביל למקרה קיצוני עוד יותר שבו תהיה היווצרות של עובר אנושי לחלוטין בתוך חיית משק (סיינטיפיק אמריקן)!