Prašiči: pomoč pri reševanju krize s presajanjem organov

Vsakih 10 minut se nekdo doda na nacionalni čakalni seznam za presaditev. Samo v ZDA vsak dan na stotine tisoč bolnikov čaka na darovanje organov, ki rešujejo življenja. Mnogi od njih so v različnih fazah odpovedi jeter, srca, ledvic in drugih vrst odpovedi organov. Toda vsak dan jih bo 22 umrlo, čakajoč na presaditev, v ZDA pa vsako leto opravijo le približno 6000 presaditev (Daruj življenje). 

Kljub revolucionarnim prednostim, ki jih je presaditev organov prinesla na medicinsko področje, še vedno obstajajo napake v njenem postopku. Povpraševanje po organih močno presega razpoložljivo količino (OPTN). Glavni vir organov so umrli darovalci. Kaj pa, če ljudem ne bi bilo treba umreti, da bi drugi živeli? Kaj če bi obstajal način, da bi lahko vzgojili te organe?

Sposobnost gojenja človeških organov v živalskih zarodkih je nedavno vzbudila veliko zanimanja v raziskovalnem svetu. Nacionalni inštitut za zdravje (NIH) je 4. avgusta 2016 objavil izjavo, da bodo zagotovili sredstva za eksperimentiranje s himerami, živalsko-človeškimi organizmi. Umaknili so številne svoje prejšnje smernice za raziskave človeških izvornih celic, ki temeljijo na predpostavki, da imajo himere "izjemen potencial za modeliranje bolezni, testiranje zdravil in morda morebitno presaditev organov". Zaradi tega so raziskave o uporabi človeških matičnih celic pri živalih v zadnjih letih in celo mesecih izjemno narasle (National Institute of Health).

Ideja

Juan Carlos Izipusua Belmonte, profesor v Laboratoriju za izražanje genov na Salkovem inštitutu za biološke študije, v svojem članku, objavljenem v Scientific American oktobra, opisuje svoje laboratorijske metode za razvoj človeškega organa pri prašiču. Bolj opisni cilj te raziskave je spremeniti naravo organa iz živali v človeško, preden se ta začne razvijati, in mu omogočiti, da do konca zraste. V tem času ga lahko poberemo in uporabimo za presaditev ljudem z odpovedjo organov.

Za začetek izbrišejo sposobnost prašiča, da ustvari funkcionalen organ, tako da manipulirajo z njegovim genomom z uporabo encimov CRISPR/Cas9 kot "škarij", ki izrežejo gen, odgovoren za nastanek določenega organa. Na primer, v primeru trebušne slinavke obstaja poseben gen, imenovan Pdx1, ki je v celoti odgovoren za nastanek trebušne slinavke pri vseh živalih. Izbris tega gena ustvari žival brez trebušne slinavke. Oplojenemu jajčecu omogočimo, da nato zraste v blastocisto, v celico vnesemo inducirane pluripotentne matične celice (iPSC), ki vsebujejo človeško različico prejšnjega izbrisanega živalskega gena. V primeru trebušne slinavke bi bila to vstavitev človeških izvornih celic, ki vsebujejo človeški gen Pdx1. To blastocisto je treba nato vsaditi v nadomestno mater in pustiti, da se razvije. Teoretično to potem omogoči, da blastocista dozori v odraslo osebo in oblikuje delujoč organ, vendar človeškega izvora namesto prašičjega (Scientific American).

Kje smo zdaj?

Leta 2010 je dr. Hiromitsu Nakauchi na Univerzi v Tokiu uspešno vzgojil miško s trebušno slinavko podgane. Ugotovili so tudi, da uporaba iPSC, v nasprotju z embrionalnimi matičnimi celicami, omogoča živalim, da naredijo nove organe, ki so dejansko specifični za človeka. To poveča verjetnost uspeha presaditve, saj zmanjša možnost zavrnitve. Prav tako zmanjšuje etične pomisleke, povezane z delom in pridobivanjem embrionalnih matičnih celic, kar ostaja zelo sporen postopek zaradi narave, v kateri se embrionalne matične celice pridobivajo iz tkiv splavljenih plodov (Modern Farmer).

Juan Carlos Izipusua Belmonte tudi navaja, da so raziskovalci v njegovem laboratoriju uspešno vzgojili človeško tkivo v blastocisti po injiciranju človeških izvornih celic v prašičje zarodke. Še vedno čakajo na rezultate popolnega dozorevanja zarodkov ter na dovoljenje državnih in lokalnih oblasti za nadaljevanje dela. Trenutno smejo prašičje-človeške zarodke brejost pustiti le 4 tedne, nato pa morajo žival žrtvovati. To je dogovor, ki so ga sklenili z regulativnimi organi, ki opazujejo njihove poskuse.

Izipusua Belmonte pravi, da se njegova ekipa trenutno osredotoča na gojenje trebušne slinavke ali ledvice, ker so že identificirali gen, ki sproži njen razvoj. Drugi geni niti približno niso tako enostavni. Srce ima na primer več genov, ki so odgovorni za njegovo rast, zaradi česar ga je veliko težje uspešno izločiti. To pomeni, da ta sposobnost rasti organov morda ne bo nujno rešila vseh naših težav s presaditvijo organov, ampak morda samo za posamezne organe, tiste, katerih razvoj lahko uravnava en gen (Scientific American).

Težave

Izipusua Belmonte v svojem članku v reviji Scientific American poglobljeno razpravlja o omejitvah in prednostih tega področja. Kar zadeva uporabo prašičev kot nadomestka, lahko prašičji organi zrastejo do velikosti, ki je potrebna za prilagoditev osebe, ki potrebuje presaditev, in tako primerni za različne zgradbe. Obstajajo pa pomisleki glede obdobja brejosti prašičev, ki je le 4 mesece v primerjavi z 9-mesečnim obdobjem, potrebnim za ljudi. Zato bi prišlo do neskladja v času diferenciacije človeških izvornih celic, ki običajno potrebujejo 9-mesečno obdobje za zorenje. Znanstveniki bi morali prilagoditi notranjo uro teh človeških matičnih celic.

Druga težava je uporaba iPSC kot vira človeških izvornih celic. Čeprav se izogibajo etičnim pomislekom in so bolj specifični za osebo kot embrionalne celice, kot je navedeno prej, so iPSC manj naivni. To pomeni, da imajo te izvorne celice že neko obliko diferenciacije in dokazano je, da jih razvijajoči se zarodki zavračajo kot tuje. Jun Wu, raziskovalec v Laboratoriju za izražanje genov na inštitutu Salk z Izipusua Belmonte, trenutno dela na načinu zdravljenja iPSC z rastnimi hormoni, da bi "ustrezno reagirali na širši spekter embrionalnih signalov". Izipusua Belmonte pravi, da so do danes pokazali obetavne rezultate, da to zdravljenje dejansko poveča verjetnost integracije v blastocisto. Ta študija je še vedno v zgodnjih fazah, tako da popolne posledice še niso znane, čeprav se zdijo obetavne.

Poleg tega je s temi študijami še veliko več težav. Prašiči in ljudje si evolucijsko niso tako povezani kot ljudje in podgane, ki so doslej pokazale uspešno rast človeških organov. Možno je, da bi se človeški iPSC prilagodili tako, da ne bi mogli zaznati razlik v bližnjih sorodnikih, toda če so prašiči dlje zunaj tega kraljestva, je integracija v blastocisto morda nemogoča. V tem primeru bo treba druge živalske gostitelje dodatno raziskati (Scientific American).

Etični pomisleki

Povsem očitno je, da obstajajo nekateri zelo skrajni etični pomisleki pri tej vrsti tehnologije. Prepričan sem, da ste med branjem tega tudi sami pomislili na nekaj. Zaradi nedavnega pojava v svetu znanosti ne poznamo zares celotne širine zmožnosti te tehnologije. Možno je, da bi se integracija človeških iPSC v zarodek lahko razširila na druge dele telesa, morda celo na možgane. Kaj se zgodi, ko začnemo najti človeške živce in tkiva v prašičjih možganih, kar prašiču omogoči višjo stopnjo sklepanja kot povprečen prašič?

To je povezano s pomisleki glede klasifikacije živih himernih živali. Bi tega prašiča imeli za pol človeka? Če ne, zagotovo ni le prašič, kaj torej to pomeni? Kje potegnemo črto? Tudi, če ta prašič vsebuje človeška tkiva, bi lahko bil dovzeten za razvoj človeških bolezni, kar bi bilo pogubno za prenos in mutacijo nalezljivih bolezni (Daily Mail).

Christopher Thomas Scott, direktor Stanfordovega programa o matičnih celicah v družbi, višji raziskovalec na Centru za biomedicinsko etiko in zdaj Nakaučijev sodelavec, pojasnjuje, da človeško delovanje sega dlje od celic v možganih. Pravi, da »se bodo obnašali kot prašiči, počutili se bodo kot prašiči« in tudi če bi imeli možgane iz človeškega tkiva, ne bi kar naenkrat začeli govoriti in delovati kot ljudje. Vendar je pomembno omeniti, da to morda ne velja tako za živali, ki so bolj podobne ljudem, kot so šimpanzi in gorile. V teh primerih bi bilo razmišljanje o takšnem prenosu v človeško tkivo še posebej strašljivo. Zaradi tega Nacionalni inštitut za zdravje prepoveduje izvajanje tovrstnih poskusov na primatih, saj popolne posledice vnosa človeških izvornih celic ostajajo neznane (Modern Farmer).

Dejanski postopek za to bitje, da prašiča samo gojimo z namenom, da mu vzamemo organe in ga ubijemo, je že sam po sebi tema polemike. Zamisel o farmah organov skrbi zlasti aktiviste za pravice živali. Izkazalo se je, da prašiči delijo našo raven zavesti in trpljenja (Modern Farmer), zato se trdi, da je njihova uporaba zgolj za rast človeških organov, njihovo žetev in prepuščanje smrti skrajno nehumano (Daily Mail).

Druga skrb vključuje parjenje med himernimi živalmi. Ni znano, kako bi integracija človeških izvornih celic v žival vplivala na reprodukcijski sistem teh živali. Tako kot v primeru možganov je možno, da bi nekatere od teh matičnih celic namesto tega migrirale v reproduktivni sistem in v skrajnih primerih ustvarile popolnoma delujoč človeški reproduktivni organ. To bi bilo popolnoma katastrofalno, saj bi teoretično vodilo do oblikovanja popolnoma človeške sperme in jajčec pri samcih in samicah prašičev s to lastnostjo. Če bi se dve od teh himer parili, bi to lahko pripeljalo celo do še bolj ekstremnega primera, ko bi prišlo do oblikovanja popolnoma človeškega ploda znotraj domače živali (Scientific American)!