Генетически инжиниринг в целях выращивания органов свиньи, пригодных для пересадки людям
Привет. Идея пересадки органов от свиней к людям существует уже давно. И в течение долгого времени ксенотрансплантаты - или помещение органов из одного вида в другой - сталкивались с двумя, казалось бы, непреодолимыми проблемами.
Первая проблема довольно интуитивная: органы свиньи вызывают массовый и разрушительный иммунный ответ у людей - гораздо больше, чем орган другого человека. Вторая проблема менее очевидна: геномы свиней изобилуют ДНК-последовательностями вирусов, которые могут инфицировать клетки человека. В 1990-х годах фармацевтический гигант Novartis планировал бросить до 1 миллиарда долларов на исследования трансплантации от животных к человеку, но закрыл свою исследовательскую группу после нескольких лет неудачных экспериментов.
Однако, внезапно, решение этих двух проблем стало намного проще и значительно быстрее благодаря технологии генного редактирования CRISPR. С помощью CRISPR ученые могут выбивать гены свиней, которые вызывают иммунный ответ человека. И они могут инактивировать вирусы, называемые свиными эндогенными ретровирусами или PERVs, которые скрываются в геноме свиньи.
Недавно ученые, работающие в стартапе под названием eGenesis, сообщили о рождении 37 китайских свиней в Китае. Черно-белым поросятам сейчас уже несколько месяцев, и они принадлежат к породе миниатюрных свиней, которые вырастут не более 150 фунтов - с органами, имеющими правильный размер для трансплантации к взрослым людям.
eGenesis вышла из лаборатории генетика Гарварда Джорджа Черч, который ранее сообщал о инактивации 62 копий PERV из клеток свиней в 2015 году. Но шаг от специализированных свиных клеток, которые хорошо растут в лабораториях, к живым поросятам, не содержащим PERV, был непростым.
"Мы даже не знали, что у нас могут быть жизнеспособные свиньи", - говорит Лухан Ян, бывший аспирант в лаборатории и один из основателей eGenesis. Когда команда сначала попыталась отредактировать все 62 копии в клетках свиней, которые они хотели превратить в эмбрионы, клетки умерли. Они были более чувствительны, чем специализированные клеточные линии. В конце концов команда нашла химический коктейль, который мог бы поддерживать эти клетки в процессе редактирования генов. Этот метод может быть полезен в крупномасштабных проектах редактирования генов, не связанных с ксенотрансплантатами.
Когда команда исследователей сначала инактивировали PERV из клеток в лаборатории, ряд ученых предположили, что эта работа была примером возможностей CRISPR, а не огромным прорывом в пересадке от свиней к человеку, учитывая проблемы иммунной совместимости. И правда, исследователи являются пионерами CRISPR, но не экспертами в трансплантации.
Исследователи все же решают проблему иммунной несовместимости в течение многих лет. И CRISPR серьезно ускорил эти исследования. Первый ген свиньи, участвующий в иммунном ответе человека, участвует в создании молекулы, называемой alpha-gal. Создание свиньи, которой не хватало этой молекулы по более старым методам генной инженерии, заняло три года. «Теперь от концепции до свиньи, необходимо, наверное, шесть месяцев».
Используя CRISPR, команда создала свинью, которой не хватает alpha-gal, а также два других гена, вовлеченных в молекулы, которые провоцируют немедленное «чрезмерное отторжение» иммунной системы человека органов свиньи. Для примерно 30 процентов людей органы этих свиней не должны вызывать чрезмерное отторжение. Ученые считают, что пациенты, которые получают эти органы свиньи, могут затем лечиться такими же иммунодепрессантами, которые получают после обычной трансплантации от человека к человеку.
Другие исследователи пересадили почки свиней, разработанные United Therapeutics, чтобы получить шесть мутаций, которые продержались более 200 дней у бабуинов. Результат достаточно многообещающий, что, по его словам, человеческие испытания могут начаться в ближайшее время. Эти свиньи не были созданы с использованием CRISPR, и они содержат PERV, хотя недавние исследования показали, что PERV не может быть вредным для человека. Надзорным органам предстоит решить, являются ли свиные органы с PERV достаточно безопасными для пересадки людям.
Если это произойдет, обычные пересадки от свиней к человеку могут действительно трансформировать здравоохранение. Органы будут получаться в результате стандартизованного производственного процесса. Это будет иметь действительно огромное значение. Пересадка органов больше не будет срочной операцией, требующей, чтобы самолеты доставляли органы и хирургические бригады в тот же час. Органы из свиней могут быть получены по графику, а операции запланированы на точное время в течение дня. Пациент, который приходит с почечной недостаточностью, может получить почку на следующий день, что приведет к устранению необходимости в больших центрах диализа.
Разумеется, ксенотрансплантация поднимет этические вопросы, и генетически изменения свиней может оказаться неудобно близко к сюжету антиутопических романов. Эти усовершенствования трудно понять, потому что ученые еще не знают, какие гены нужно изменить, если они хотят сделать, например, легкие. Могут потребоваться годы исследований, чтобы определить горстку генов, которые могли бы сделать органы свиньи просто совместимыми с человеческими. Но техническая возможность делать любые изменения - или даже десятки изменений сразу - с CRISPR уже есть.
