Ксенотрансплантация: новое направление в трансплантологии

Что такое ксенотрансплантация? По определению Food and Drug Administration (FDA), этим термином называют пересадку или другие методы введения в организм человека органов, жидкостей или тканей, содержащих живые клетки, и принадлежащие другому биологическому виду. А также органов, тканей или клеток человека, контактировавших ex vivo (то есть вне организма) с органами, клетками или тканями другого вида.

Сайт раскрывает важность ксенотрансплантации, выявляя потенциальные риски, связанные с процедурой.

Интересные факты

Год за годом, по всему миру, проводится более 100 тысяч трансплантаций органов и более чем вдвое больше трансплантаций тканей и клеток. Более 25 тысяч почек пересаживаются, около 10 тысяч пациентов получают новую печень, а 2-4 тысячи осуществляют пересадку сердца. 1,5 легкая переносят процедуру трансплантации и более тысячу поджелудочных желез начинают функционировать в новых телах.

В развитых странах более 200 тысяч человек стоят в очереди на донорские органы. Каждый год потребность в трансплантации увеличивается на 15-20%. Треть пациентов, находящихся в списке ожидающих, не доживают до получения донорского органа и погибают.

В России годовая потребность в пересадке почек составляет 9-10 тысяч человек, однако проводится лишь около 1000 операций, что удовлетворяет всего лишь около 10% этой потребности. В случае пересадки сердца данный процент не превышает 27%. У детей, нуждающихся в пересадке печени, количество органов, необходимых для операции, обеспечивается родственниками-донорами.

У человека, увы, нет запасных частей в его конструкции. Парные органы не считаются запасными, так как оба необходимы. Ситуации, когда одним из парных органов донор делится с другим человеком, являются редкими и служат примером самоотверженности. В связи с этим и ищутся методы использования органов других живых существ для пересадки.

Кто поделится органами?

Если органы одного вида переносятся другому виду для трансплантации, то это называется конкордатной ксенотрансплантацией. Например, сердце мыши может быть пересажено крысе, а органы обезьян — людям.

При трансплантации между неродственными видами, как человек и свинья, или кошка и собака, говорят о дисконкордатной ксенотрансплантации.

В России разрешено использовать только препараты, не содержащие живых клеток, поэтому это не считается трансплантацией вообще.

Первый врач, который решился на пересадку почек от приматов людям, был Кит Реемтсма из штата Луизиана (США). Он делал это не ради любопытства, а чтобы помочь пациентам продлить жизнь. В 1960-х годах Реемтсма провел 13 операций по пересадке почек от шимпанзе людям. К сожалению, все пациенты умерли в течение 8 недель от инфекционных осложнений или реакции отторжения пересаженных органов. Только один пациент смог не только выжить около 9 месяцев, но вернуться к обычной работе.

У пациентов Томаса Старзла, которым пересадили почки обезьян, результат оказался еще хуже: ни у одного из них не было шансов прожить и 2 месяца.

В 1964 году Джеймс Харди также предпринял попытку пересадки сердца от шимпанзе умирающему пациенту. К сожалению, этот опыт закончился неудачей: сердце, хоть и меньше по объему, не смогло справиться с нагрузкой, и больной скончался всего через несколько часов.

В девяностых годах группа медиков из Швеции провела трансплантацию островковых клеток поджелудочной железы свиньи у нескольких больных сахарным диабетом. Хотя некоторые пересаженные островки успешно прижились, в целом результат оценили как неудовлетворительный.

В 1983 году Леонард Бейли провел пересадку сердца бабуина маленькой девочке, так как ее собственное сердце с рождения имело дефект, который мог привести к ее смерти в течение нескольких дней. Операция прошла успешно. Однако, спустя 20 дней возникли признаки отторжения, и девочка скончалась. Возможно, несовместимость по группе крови стала причиной неудачи.

Позже был разработан лекарственный препарат такролимус, который подарил надежду пациентам в области трансплантологии. Этот препарат помогал уменьшить ответ иммунной системы на появление чужеродных белков. Однако даже применение такролимуса не помогло двум взрослым пациентам Томаса Старзла, которым в 90-е было пересажено печень обезьяны. Один из них прожил немного более 2 месяцев, а другой скончался намного раньше.

Позже обезьяны перестали быть объектом исследований в области трансплантологии, так как попали в Красную книгу исчезающих видов. Также были обнаружены ретровирусы, которые вызвали серьезные опасения относительно возможного появления новых инфекций, и все исследования, связанные с пересадкой органов приматов человеку, были полностью запрещены.

После отказа от использования обезьян для исследований, ученые обратили свое внимание на свиней. Хоть свиньи и не так близки к человеку по иммунологическим показателям, как обезьяны, но благодаря генной инженерии удалось вывести свиней, клетки которых не вызывают у человеческой иммунной системы реакцию отторжения. Кроме того, свиней легко разводить, они быстро растут, их органы по размеру сравнимы с человеческими, и у них есть много общего с человеком.

Однако есть и существенные отличия, которые стоит учитывать.

Что мешает использовать органы свиньи?

Даже применение генной инженерии не способно превратить свиное сердце в сердце человека. Свинья живет короче и развивается по-другому. Ее срок жизни составляет всего 15 лет. Вопрос о том, как быстро будут стареть пересаженные органы, остается открытым, поскольку на него на данный момент нет ответа. Температура тела свиньи выше человеческой — 39°С против 36-37°С, и это также может оказать влияние на работоспособность органа и его «срок годности». Также неясно, будут ли работать ферменты при таком различии в температуре.

Гормональный фон также отличается. Свиная инсулина может повлиять на процессы усвоения глюкозы, в то время как другие гормоны, такие как ренин и эритропоэтин свиней, окажутся абсолютно неэффективными.

В свиной печени происходит синтез более двух тысяч белков, и значительная часть из них может быть несовместима с организмом человека, или же «не активируется» из-за межвидового барьера.

Однако главной проблемой остается сверхострое отторжение чужеродных тканей, которую генная инженерия пытается преодолеть. Еще одним препятствием является острое гуморальное отторжение, проявляющееся в отеке, кровоизлияниях и тромбозе сосудов. В обоих случаях реакцию вызывает наличие в свиных трансплантатах эпитопа gal (трисахаридной группы галактозил a-(1,3)-галак-тозил-β-(1,4)-N-ацетил-глюкозаминил), отсутствующего в организме приматов, включая человека, и определяемого иммунной системой как врага, который нужно атаковать.

Третьим барьером является клеточное отторжение, когда как клетки организма-реципиента могут атаковать клетки тканей донора, так и наоборот, трансплантат может «восставать» против нового «хозяина».

Однако последние исследования дает основания для надежды.

У людей, у которых мозг прекратил функционировать, были пересажены почки свиней, подвергшихся генной модификации. Благодаря системам поддержки жизни, тело «пациента» Джейми Локка из Университета Алабамы смогло продолжать жить. После трансплантации почек они быстро восстановили свою функцию и начали вырабатывать мочу.

Комментарий исследователя

Анна Иванова, специалист по трансплантации

В процессе подготовки к клиническим испытаниям ксенотрансплантации мы провели двухстороннюю нефрэктомию у пациента с клинически установленным смертным исходом, и пересадили ему две почки, взятые от генетически модифицированной свиньи. Исследование продолжалось 74 часа, в течение которых не было выявлено никаких признаков клеточного отторжения или гиперактивной иммунной реакции, и жизнеспособность почек была подтверждена. Также не было обнаружено никаких признаков передачи свиных ретровирусов. Эксперимент показал, что основные препятствия для успешной ксенотрансплантации пересаживаемых органов человеку преодолимы.

В связи с этим, в Мэриленде произошел случай успешной трансплантации сердца от генетически модифицированной свиньи мужчине в возрасте 57 лет, что привело к его последующему выздоровлению.

Риск передачи инфекций

Одна из главных угроз для человечества — это риск передачи инфекций через видовой барьер.

Фермент транскриптазы, который есть у ретровирусов, позволяет им встраивать свой геном в хромосомную ДНК хозяина, делая его уязвимым перед инфекцией, к которой прежде был устойчив.

«Чужие» вирусы опасны тем, что при трансплантации возможно появление перекрестной инфекции. Если геном вируса животного смешается с человеческим, инфекция может стать опасной как для животного, так и для человека. Именно такие мутации, придающие способность вирусам «перешагивать» межвидовой барьер, лежат в основе опасных эпидемий гриппа — таких как «свиной», «птичий», а также пандемии коронавируса два года назад. Именно так появился ВИЧ в человеческой популяции, когда обезьяньи ретровирусы адаптировались к новому окружению — организму человека.

У поросят уже найдены эндогенные ретровирусы, способные проникнуть в клетки человека in vitro. Это означает, что возможно появление подобного сценария и in vivo.

В Японии ученые занимаются созданием генетически модифицированных свиней, у которых эндогенные ретровирусы были бы заблокированы «генами молчания», что позволило бы избежать риска перекрестных инфекций.

Однако существуют также прионы, способные преодолевать межвидовые барьеры. Например, известны случаи передачи губчатой энцефалопатии при трансплантации.

В общем, вопросов по поводу ксенотрансплантации пока больше, чем ответов.

И это еще не затрагивает этические аспекты.

Дилеммы этики: все не так просто

Использование органов животных для пересадки в организм человека вызывает значительное количество вопросов, связанных с этикой.

• Является ли этичным отбирать у животных органы, покончив их жизнь?
• Существуют ли у животных права, которые нарушаются в результате подобных действий?
• Следует ли считать этичным превращение животных в некотором роде человекоподобных с помощью вживления в них человеческих клеток и генов?
• Может ли использование свиных сердец или почек для пересадки ущемлять человеческое достоинство?
• Какие последствия может иметь подобная пересадка для человека и его потомства в долгосрочной перспективе — через много лет, в следующих поколениях?

После согласия на ксенотрансплантацию пациент должен дать однозначное, неоспариваемое согласие на постоянный мониторинг своего состояния и выполнение определенных медицинских процедур. Также он должен информировать всех своих близких о том, что он перенес такую операцию, и о возможном риске распространения инфекций. Таким образом, в данном случае нарушаются основные права личности.

С точки зрения религии возникли некоторые сложности. Например, в иудаизме и исламе свиньи считаются недопустимыми животными, поэтому ни один верующий мусульманин или иудей не согласится на пересадку свиного органа. В индуизме трансплантация вообще запрещена из-за того, что человеческое тело должно оставаться нетронутым. Хотя формально запрета на использование частей тела животных для спасения человека не существует. Обязательное условие — чтобы это животное не было коровой.

В целом, перспектива ксенотрансплантологии существует, но пока она остается очень неопределенной. И проблема здесь не только в медицинских аспектах.

Даже пересадка органов от человека к человеку, хоть и разрешена, также сопровождается некоторыми сложностями. Подробнее об этом вы можете прочитать в статье «Право на органы: этика и российская реальность».

Видео по теме:

Вопрос-ответ:

Что такое ксенотрансплантация?

Ксенотрансплантация — это метод пересадки органов, тканей или клеток, полученных от животных, в организм человека. Этот подход может решить проблему нехватки донорских органов для трансплантации у людей.

Какие животные используются в ксенотрансплантации?

В ксенотрансплантации чаще всего используются свиньи, так как их анатомия и физиология близки к человеческим. Также изучается возможность использования обезьян и других животных.

Какие преимущества и недостатки у ксенотрансплантации по сравнению с обычной трансплантацией?

Основным преимуществом ксенотрансплантации является возможность увеличения доступности органов для трансплантации за счет использования органов животного происхождения. Однако существуют проблемы с отторжением тканей животного органа и потенциальным передачей инфекций.

Какие исследования ведутся в области ксенотрансплантации?

В области ксенотрансплантации ведутся исследования по созданию специально выращенных животных-доноров, модифицированных генетически для уменьшения риска отторжения органов и передачи инфекций. Также исследуются методы защиты организма человека от инфекций.

Каковы перспективы развития ксенотрансплантации?

Перспективы развития ксенотрансплантации включают улучшение методов генетической модификации животных, разработку эффективных методов защиты организма человека от инфекций, и увеличение успешности операций по пересадке органов животного происхождения.

Что такое ксенотрансплантация?

Ксенотрансплантация — это метод медицинского лечения, при котором органы или ткани животного происхождения переносятся на человека. Этот метод является новым направлением в трансплантологии и может быть использован для решения проблемы нехватки донорских органов.