GenetikaGenetski inženjering

Ljudski organ uzgojen u životinjama

svinje, srce, bureg, jetra, organi, inzenjering, studiranje

Svakim danom liste za transplantaciju organa se produžavaju. Većina ljudi sa liste ne stigne da dobije organ na vreme, već ih bolest savlada. U proseku svaki dan čekajući organ u Evropi umre 16 osoba, dok je taj broj u SAD nešto više i iznosi 22. Uspešno transplantirani organi su srce, bubrezi, jetra, pluća, pankreas, creva i timus. Takođe su transplantirana tkiva: kosti, tetive, kornea, koža, srčani zalisci, nervi i vene. U svetu najčešće se transplantiraju bubrezi, zatim jetra, a iza nje po učestalosti je srce. Što se tiče tkiva, mišićno-skeletni graftovi i rožnjača najviše se transplantiraju. U Srbiji u aprilu ove godine na transplantaciju bubrega čeka oko 700 pacijenata, na jetru 30, dok na novo srce 50 građana. Međutim, možda će uskoro u budućnosti liste za čekanje postati prošlost. Naime naučnici već neko vreme pokušavaju da uzgoje ljudske organe u svinjama. Sigurno zvuči malo zastrašujuće, i kroz glavu vam prolaze čudne ljudsko-svinjske karikature, koncept je daleko od uznemirujućeg. Ipak, mesta za strah nema, budite hrabri i strpljivi, možda smo na pragu velikog otkrića koje može pomoći velikom broju bolesnih širom sveta.

Matične ćelije i ljudski organ – ideja

Pre ove ideje, istraživači su pokušali da uzgoje organ u laboratoriji koristeći matične ćelije koje se mogu diferencirati u bilo koje tkivo. Osim ćelija koristili su i skelet koji imitira oblik organa. Ovaj proces je jako komplikovan. Uprkos velikom trudu naučnika napredak na ovom polju je veoma spor, te se otvara prostor za novi pristup. Na čelu tima koji nastoji da koristi svinje za uzgajanje ljudskih organa je Juan Carlos Izpisúa Belmonte profesor na Salk Institutu (eng. Gene expression laboratory at the Salk Institute for biological studies). Profesor Huan i njegov tim veruju da su pronašli način kako da uzgoje organe u životinjama kao što su npr. svinje, koji bi mogli da zamena ljudske.

Ovaj koncept podrazumeva kombinovanje ćelija dve vrste sisara, te nastaje himera. Ona nastaje tako što ubace ljudske matične ćelije u specijalno pripremljen životinjski embrion, da bi kada poraste imalo i organe od ljudskih ćelija (Slika 1.). Zatim bi žrtvovali životinju i mogli da koriste srce, jetru ili bubreg koji sadrže ćelije čoveka. I na kraju takav organ moguće je transplantirati oboleloj osobi. Ideja možda zvuči previše futuristično, ali naučnici u SAD i Japanu su izveli nešto slično.

Ideja o gajenju ljudskih organa u svinjama i transplantiranje bolesnoj osobi zvuči nemoguće, ali naučnici u Japanu su izveli nešto slično.

Hiromitsu Nakauchi (izgovorite kako Vam je lakše) sa Univerziteta u Tokiju sa svojim timom koristi embrione pacova kao žive inkubatore. Oni su putem genetskog inženjeringa modifikovali par odraslih pacova tako da njihovi potomci nemaju sopstveni pankreas. Nekoliko dana posle začeća oni su ubacili mišije matične ćelije i embrion pacova, koji će se razviti uobičajeno. Razlikovaće se po tome što se njihov pankreas grade uglavnom ćelije miša. Kada takav pacov poraste, njegov pankreas biće izvađen, a nakupine pankreasnih ćelija implantiraće u miša sa dijabetesom. Ove nakupine ili ostrvca ćelija kod miša sa dijabetesom su uspele da održavaju nivo šećera u krvi u normali više od godinu dana.

Tim okupljen oko profesora Huana otišao je korak dalje i injektirao ljudske matične ćelije u svinjski embrion. Nekoliko ovakvih injektata se „primilo“ i ljudsko tkivo je počelo normalno da se razvija. Zatim su ove himerične ćelije stavili u surogat krmače, gde su se razvijale tri do četiri nedelje, i na kraju su izvađene napolje. Nakon što su završili još nekoliko eksperimenata, pustili su da se embrioni razvijaju nekoliko meseci da bi mogli da utvrde koliko ćelija je zapravo ljudskog porekla. Kako su sprovedeni testovi bili uspešni dobili su dozvolu od države da nastave. U nastavku očekuju da će embrioni moći da se razviju u potpunosti, što je za svinje oko četiri meseca.

organ, covek, laboratorija, humani, jetra, pankreas, gusteraca, svinje, embrion, crispr
Slika 1. Način razvića pankreasa
Od krmače se ekstraktuje oplođena jajna ćelija (1). Uz pomoć CRISPR-Cas9 tehnolgije izmenjuje se genetski materijal. Odstranjuje se Pdx1 gen koji je odgovoran za stvaranje pankreasa (2). Takav zigot se dalje razvija u laboratoriji odnosno u Petrijevoj posudi (3 i 4). Oplođena jajna ćelija započinje svoju deobu gde svakom narednom duplira broj ćelija (5, 6, 7, 8, 9). Razvija se blastocista (10). U daljem toku na poprečnom preseku blastociste (11 i 12), istraživači injektiraju takozvane indukovane pluripotentne matične ćelije ljudskog porekla koje sadrže Pdx1 gen (13 i 14). Na kraju embrion se ponovo vraća u krmaču kako bi nastavio svoj razvoj. Posle rodjenja ovakvog praseta organ bi mogao da se uzme.
Foto Credit: Zona Medicine®

Međutim kako je istraživanje još u povoju tim nije spreman za finalni korak – stvaranje himeričnih prasadi. Kako navodi profesor Huan, imaju još mnogo toga da nauče kako što bolje da pripreme humane matične ćelije i svinjske embrione, samo na taj način himere-embrioni će moći da se održe tokom trudnoće.

Za kraj

Ono što trenutno koči ovaj poduhvat je nedovoljno bogato znanje o ljudskim matičnim ćelijama i njihovom ponašanju, kao ni o interakciji sa stranim (svinjskim) materijalom. Takođe važano je i prisustvo životinjskih ćelija u transplantatu jer će ih imuni sistem čoveka prepoznati kao strane i pokušati da ih eliminiše. Još jedna prepreka ne olakšava put istraživačima, a to je trajanje trudnoće kod svinja (četiri meseca) i kod čoveka (devet meseci). Ne zaboravimo i etička pitanja, kao što je: Koliko je ćelija himeri dovoljno da bi se smatrala više čovek nego svinja? Ili, da li je važno koja vrsta ćelija ili tkiva je upitanju? Kako će se naučnici izboriti sa ovim kao i mnogim probelmima ostaje da vidimo, za sada ovaj koncept je malo više čudan ali zvuči obećavajuće.

 

 

Reference:

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Organ_transplantation,
  2. RTS,
  3. Scientific American – November, 2016.,
  4. New Scientist – 28. January, 2017.,
  5. Naslovna slika: Designed by Freepik