Отрансплантация органов спасает жизни, но здоровых образцов от правильных доноров не хватает, поэтому ученые ищут более надежные способы замены больных органов, которые зависят не столько от случайности, сколько от некоторых последних научных достижений.
Свиньи приносят надежду 10 000 человек в США, которые в настоящее время ждут трансплантации печени. 18 января исследователи из Пенсильванского университета и биотехнологических компаний eGenesis и OrganOx объявили о важном шаге к одному из потенциальных способов решения этой проблемы. Они подключили пациента со смертью мозга к печени свиньи, которая циркулировала в крови мужчины в течение трех дней.
«Для меня было удивительно видеть, как работает система», — говорит доктор Абрахам Шакед, профессор хирургии Пенсильванского университета, курировавший эксперимент. «Пациент со смертью мозга был исключительно стабилен, и мы были очень удивлены, увидев, что в течение трех дней печень свиньи функционировала вне тела и выглядела довольно хорошо».
По словам ученых, эксперимент на пациенте доказал, что генетически модифицированная печень свиньи может служить временной заменой печени человека. В этом первом случае печень пациента со смертью мозга продолжала функционировать, но исследователи планируют протестировать систему на пациентах со смертью мозга после удаления их печени.
Есть надежда, что однажды свиная печень может послужить временным мостом для поддержки пациентов в списке ожидания трансплантации, а также пациентов с пораженной печенью из-за состояний, связанных с алкоголем, которым нужно время, чтобы выздороветь самостоятельно. Со временем печень также можно будет пересадить людям.
Как это работает
Этот прорыв представляет собой смесь нескольких научных инноваций. Донором свиньи был клон, созданный с использованием того же процесса, который позволил создать овцу Долли, первое клонированное млекопитающее. Клоны были созданы с использованием клеток свиньи, гены которых были отредактированы с помощью технологии CRISPR. Полученную свиную печень подключили к перфузионному аппарату, который перекачивал кровь между пациентом со смертью мозга и свиной печенью.
Шакед говорит, что ранние тесты показали, что печень свиньи в течение трех дней, то есть продолжительности исследования, вела себя так же, как печень человека — получая кровь от пациента и производя желчь. Майк Кертис, генеральный директор компании eGenesis, которая создала генетически модифицированных свиней, говорит, что у пациента также наблюдались аддитивные эффекты в других показателях функции печени, таких как уровень билирубина и лактата, что позволяет предположить, что печень свиньи вносит свой вклад в то, что производит печень пациента.
Преодоление отвержения
Трансплантация печени от животного к человеку (или ксенотрансплантация) была Святым Граалем для ученых с 1960-х годов. Но многие такие исследования потерпели неудачу из-за отказа. Органы видов по своей природе несовместимы; Например, попытка заменить свиную печень на человеческую приводит к образованию микроскопических тромбов в мельчайших кровеносных сосудах, которые разрушают эритроциты и перекрывают кровоснабжение пересаженной печени.
Изменение некоторых генов в печени свиньи, чтобы сделать ее менее похожей на свинью и более человеческой, является одним из способов решения проблем, но первые такие модифицированные печени могли включать лишь ограниченное количество генетических изменений с помощью доступных в то время методов. Например, в исследовании 2017 года ученые трансплантировали свиную печень с единственной генетической модификацией, чтобы уменьшить несовместимость с бабуинами, но в конечном итоге печень была отвергнута. Однако один павиан прожил месяц, что позволяет предположить, что этот метод может помочь снизить вероятность отторжения и продлить жизнеспособность этих трансплантатов.
После этого исследования технология редактирования генов CRISPR стала мощным способом относительно легкого внесения множественных генетических изменений. В этом исследовании ученые eGenesis использовали CRISPR, чтобы внести не одну, а 69 правок в геном свиньи: три, чтобы удалить наиболее похожие на свиньи белки, которые активируют человеческую систему для отторжения печени, семь правок, чтобы добавить свинье человеческие гены. печень и 59 — для инактивации ретровирусов свиней, которые могут вызвать проблемы у людей. «До CRISPR не было возможности легко вносить столько изменений», — говорит Кертис.
Будущее свиной печени
«Это исследование на одном пациенте — только начало того, чего могут достичь ксенотрансплантаты», — говорит Шакед. Печень выполняет две основные функции в организме: регулирование важнейших ферментов и веществ, таких как глюкоза и холестерин, и фильтрация токсинов из крови. Этот эксперимент был сосредоточен на последнем, но в ближайшие годы более совершенная свиная печень сможет в конечном итоге выполнять некоторые из более сложных функций органа у пациентов-людей.
Исследования, необходимые для этого, уже ведутся. Шакед надеется, что к концу года, после дальнейших испытаний, систему смогут опробовать первые пациенты с печеночной недостаточностью. Будем надеяться, что подключение к печени свиньи позволит ее печени восстановиться самостоятельно или задержит ее, пока они ждут трансплантации. «Судя по тому, что я увидел, — говорит он, — я воодушевлен».
