Domuzlar: organ nakli krizinin çözümüne yardımcı olmak

Her 10 dakikada bir kişi ulusal organ nakli bekleme listesine ekleniyor. Yalnızca ABD'de her gün yüzbinlerce hasta hayat kurtaracak organ bağışını bekliyor. Birçoğu karaciğer, kalp, böbrek ve diğer organ yetmezliğinin çeşitli aşamalarındadır. Ancak ABD'de her yıl yalnızca 22 civarında nakil yapıldığı için her gün 6000'si nakil beklerken ölecek (Donate Life). 

Organ nakillerinin tıp alanına getirdiği devrim niteliğindeki faydalara rağmen, sürecinde hala kusurlar bulunmaktadır. Organlara olan talep, mevcut miktarın (OPTN) ciddi şekilde üzerindedir. Organların ana kaynağı ölen bağışçılardandır. Peki ya başkalarının yaşaması için insanların ölmesi gerekmeseydi? Peki ya bu organları büyütmenin bir yolu olsaydı?

Hayvan embriyolarında insan organları yetiştirme yeteneği son zamanlarda araştırma dünyasında büyük ilgi gördü. Ulusal Sağlık Enstitüsü (NIH), 4 Ağustos 2016'da hayvan-insan organizmaları olan kimeraların deneyleri için fon sağlayacağına dair bir açıklama yayınladı. Kimeraların "hastalık modelleme, ilaç testi ve belki de nihai organ nakli için muazzam bir potansiyele sahip olduğu" önermesine dayanarak İnsan Kök Hücre Araştırması için daha önceki kılavuzlarının çoğunu kaldırdılar. Bu nedenle, insan kök hücrelerinin hayvanlarda kullanımına yönelik araştırmalar son yıllarda, hatta aylarda büyük ölçüde arttı (Ulusal Sağlık Enstitüsü).

fikir

Salk Biyolojik Araştırmalar Enstitüsü'nün Gen İfade Laboratuvarı'nda profesör olan Juan Carlos Izipusua Belmonte, Ekim ayında Scientific American'da bulunan makalesinde, laboratuvarlarında domuzda insan organı geliştirmeye yönelik yöntemleri özetliyor. Bu araştırmanın daha tanımlayıcı amacı, bir organın doğasını, gelişmeye başlamadan önce hayvandan insana dönüştürmek ve tam olarak büyümesine olanak sağlamaktır. Şu anda onu hasat edip organ yetmezliği sergileyen insanlara nakletmek için kullanabiliriz.

Başlangıç ​​olarak, CRISPR/Cas9 enzimlerini "makas" olarak kullanarak domuzun genomunu manipüle ederek, domuzun işlevsel bir organ yaratma yeteneğini silerler; bu, belirli bir organın yaratılmasından sorumlu olan geni keser. Örneğin pankreas söz konusu olduğunda, tüm hayvanlarda pankreasın oluşumundan tamamen sorumlu olan Pdx1 adı verilen spesifik bir gen vardır. Bu genin silinmesi pankreası olmayan bir hayvan yaratır. Döllenmiş yumurtanın daha sonra bir blastosiste dönüşmesine izin verilir ve daha önce silinmiş hayvan geninin insan versiyonunu içeren uyarılmış pluripotent kök hücreler (iPSC'ler) hücreye eklenir. Pankreas söz konusu olduğunda bu, insan Pdx1 genini içeren insan kök hücrelerinin eklenmesi anlamına gelir. Bu blastosistin daha sonra taşıyıcı anneye implante edilmesi ve gelişmesine izin verilmesi gerekir. Teorik olarak bu, blastosistin bir yetişkine dönüşmesine ve işleyen bir organ oluşturmasına olanak tanır, ancak bu organ domuz yerine insan kökenlidir (Scientific American).

Şu anda neredeyiz?

2010 yılında Tokyo Üniversitesi'nden Dr. Hiromitsu Nakauchi, fare pankreasıyla fareyi başarıyla büyüttü. Ayrıca, embriyonik kök hücre yerine iPSC kullanımının, hayvanların aslında bir insana özgü yeni organlar oluşturmasına olanak tanıdığını da belirlediler. Bu, reddedilme olasılığını azalttığı için naklin başarı olasılığını artırır. Aynı zamanda, embriyonik kök hücrelerin kürtajla alınan fetüslerin dokularından toplanmasının doğası nedeniyle oldukça tartışmalı bir süreç olan embriyonik kök hücrelerle çalışma ve elde etmeyle ilgili etik kaygıları da azaltır (Modern Çiftçi).

Juan Carlos Izipusua Belmonte ayrıca laboratuvarındaki araştırmacıların, insan kök hücrelerinin domuz embriyolarına enjekte edilmesiyle blastosistte insan dokusunu başarılı bir şekilde büyüttüklerini belirtiyor. Halen embriyoların tam olarak olgunlaşmasının sonuçlarını ve çalışmalarına devam etmek için eyalet ve yerel makamlardan izin almayı bekliyorlar. Şu an itibariyle, domuz-insan embriyolarının sadece 4 hafta boyunca hamile kalmasına izin veriliyor ve bu sürenin sonunda hayvanı kurban etmeleri gerekiyor. Bu, deneylerini gözlemleyen düzenleyici otoritelerle vardıkları bir anlaşmadır.

Izipusua Belmonte, gelişimini başlatan geni zaten belirledikleri için ekibinin şu anda pankreas veya böbrek büyütmeye odaklandığını söylüyor. Diğer genler bu kadar basit değil. Örneğin kalp, büyümesinden sorumlu birden fazla gene sahiptir ve bu da onu başarılı bir şekilde nakavt etmeyi çok daha zorlaştırır. Bu, organları büyütme yeteneğinin, organ nakliyle ilgili tüm sorunlarımızı mutlaka çözemeyeceği anlamına gelir; belki yalnızca belirli organlar için, gelişimi tek bir gen tarafından düzenlenebilenler için (Scientific American).

Problemler

Izipusua Belmonte, Scientific American makalesinde bu alanın sınırlamalarını ve güçlü yönlerini derinlemesine tartışıyor. Domuzların vekil olarak kullanılmasıyla ilgili olarak, domuzun organları, nakil ihtiyacı olan kişiyi barındıracak büyüklükte büyüyebilir, böylece çeşitli yapılara uyum sağlayabilir. Ancak domuzların gebelik süresinin insanlarda 4 ay iken sadece 9 ay olmasıyla ilgili endişeler var. Bu nedenle normalde olgunlaşması için 9 aylık bir süreye ihtiyaç duyan insan kök hücrelerinin farklılaşma süresinde bir tutarsızlık olacaktır. Bilim adamlarının bu insan kök hücrelerinin iç saatini uyarlaması gerekecekti.

Diğer bir sorun ise iPSC'lerin insan kök hücrelerinin kaynağı olarak kullanılmasıdır. Her ne kadar etik kaygılardan kaçınsa ve embriyonik hücrelere göre daha çok kişiye özgü olsa da, daha önce de belirtildiği gibi iPSC'ler daha az saftır. Bu, bu kök hücrelerin zaten bir çeşit farklılaşmaya sahip olduğu ve gelişen embriyoların bunları yabancı olarak reddettiği anlamına geliyor. Salk Enstitüsü Gen İfade Laboratuvarı'nda Izipusua Belmonte ile birlikte araştırmacı olan Jun Wu, şu anda iPSC'leri "daha geniş bir embriyonik sinyal aralığına uygun şekilde tepki vermek" için büyüme hormonlarıyla tedavi etmenin bir yolu üzerinde çalışıyor. Izipusua Belmonte, bugüne kadar bu tedavinin aslında blastosiste entegrasyon olasılığını artırdığına dair umut verici sonuçlar gösterdiklerini söylüyor. Ancak bu çalışma hala başlangıç ​​aşamasında olduğundan, umut verici görünse de sonuçlarının tamamı hala bilinmiyor.

Üstelik bu çalışmalarda hala birçok sorun var. Domuzlar ve insanlar, bugüne kadar insan organlarının başarılı bir şekilde büyüdüğünü gösteren insanlar ve fareler kadar evrimsel olarak akraba değiller. İnsan iPSC'lerinin yakın akrabalar arasındaki farklılıkları algılayamayacak şekilde adapte olmuş olması mümkündür, ancak domuzlar bu alanın daha da dışındaysa blastosiste entegrasyon imkansız olabilir. Bu durumda diğer hayvan konakçılarının daha fazla araştırılması gerekecektir (Scientific American).

Etik kaygılar

Bu tür teknolojilerle ilgili bazı aşırı etik kaygıların olduğu oldukça açıktır. Eminim bunu okurken siz de birkaç tanesini düşünmüşsünüzdür. Bilim dünyasında son zamanlarda ortaya çıkması nedeniyle, bu teknolojinin yeteneğinin tam kapsamını tam olarak bilmiyoruz. İnsan iPSC'lerinin embriyoya entegrasyonunun vücudun diğer bölgelerine, hatta muhtemelen beyne yayılması mümkündür. Domuzun beyninde insan sinirleri ve dokuları bulmaya başladığımızda, domuzun ortalama bir domuzdan daha yüksek düzeyde muhakeme yeteneğine sahip olmasını sağladığımızda ne olur?

Bu, yaşayan kimerik hayvanların sınıflandırılmasıyla ilgili endişelerle bağlantılıdır. Bu domuz yarı insan olarak kabul edilir mi? Değilse, kesinlikle sadece bir domuz değildir, peki bu ne anlama geliyor? Çizgiyi nereye çiziyoruz? Ayrıca, eğer bu domuz insan dokuları içeriyorsa, muhtemelen insan hastalıklarının gelişmesine duyarlı olabilir ve bu da bulaşıcı hastalıkların bulaşması ve mutasyonu açısından felaket olabilir (Daily Mail).

Stanford'un Toplumdaki Kök Hücreler Programı Direktörü, Biyomedikal Etik Merkezi'nde Kıdemli Araştırma Uzmanı ve şu anda Nakauchi'nin bir meslektaşı olan PhD Christopher Thomas Scott, insan işleyişinin beyindeki hücrelerden daha ileri gittiğini açıklıyor. “Domuz gibi davranacaklarını, kendilerini domuz gibi hissedeceklerini”, içlerinde insan dokusundan yapılmış bir beyin olsa bile birdenbire insan gibi konuşmaya ve işlev görmeye başlamayacaklarını belirtiyor. Ancak bunun şempanzeler ve goriller gibi insanlara daha çok benzeyen hayvanlar için geçerli olmayabileceğini unutmamak gerekir. Bu durumlarda insan dokusuna bu tür bir transferin dikkate alınması özellikle korkutucu olacaktır. Bu nedenle bu tür deneylerin Ulusal Sağlık Enstitüsü tarafından primatlar üzerinde yapılması yasaklanmıştır, çünkü insan kök hücrelerinin kullanıma sunulmasının tüm sonuçları bilinmemektedir (Modern Farmer).

Bunun için asıl süreç, domuzu organlarını toplamak ve öldürmek amacıyla yetiştirmemiz, başlı başına bir tartışma konusudur. Organ çiftlikleri fikri özellikle hayvan hakları aktivistlerini ilgilendiriyor. Domuzların bizim bilinç düzeyimizi ve acılarımızı paylaştığı gösterilmiştir (Modern Çiftçi), dolayısıyla onları yalnızca insan organlarının büyümesi için kullanmanın, toplamanın ve ölüme terk etmenin ciddi şekilde insanlık dışı olduğu ileri sürülmektedir (Daily Mail).

Bir başka endişe ise kimerik hayvanlar arasındaki çiftleşmeyle ilgilidir. İnsan kök hücrelerinin hayvana entegrasyonunun bu hayvanların üreme sistemini nasıl etkileyeceği bilinmiyor. Beyin örneğinde olduğu gibi, bu kök hücrelerin bir kısmının üreme sistemine göç etmesi ve aşırı durumlarda tamamen işlevsel bir insan üreme organı oluşturması mümkündür. Bu kesinlikle felaket olacaktır çünkü teorik olarak bu özelliğe sahip erkek ve dişi domuzlarda tamamen insan spermi ve yumurtalarının oluşmasına yol açacaktır. Eğer bu kimeralardan ikisi çiftleşirse, bu, bir çiftlik hayvanının içinde tamamen insan bir fetüsün oluşması gibi daha da uç bir duruma bile yol açabilir (Scientific American)!