Po latach zmagań z niedoborem narządów do transplantacji być może znajdziemy inne ich źródło.

Pod koniec stycznia w prestiżowym magazynie naukowym „Cell” ukazał się artykuł informujący o stworzeniu pierwszych w historii zarodków ludzko-świńskiej chimery. Chodzi o zarodki zawierające zarówno ludzkie, jak i świńskie komórki (chimery to organizmy będące zlepkiem komórek różniących się genetycznie), które mogłyby w przyszłości posłużyć do hodowli narządów.

W praktyce chodziłoby o możliwość hodowli ludzkich organów w organizmie świń, które rodziłyby się z owych chimer, i gdzie za pomocą wyrafinowanych modyfikacji genetycznych zarodkowe komórki ludzkie dawałyby początek zdrowym nerkom, mięśniom, wątrobie lub sercu. – Ludzkie i świńskie tkanki są do siebie bardzo podobne – twierdzi prof. Juan Carlos Izpisua Belmonte z Instytutu Salka w Kalifornii, który był współautorem pracy opublikowanej w „Cell”. Zastrzega jednak, że choć celem eksperymentu w dłuższej perspektywie jest hodowla ludzkich narządów (w warunkach laboratoryjnych na razie słabo się to udaje), jesteśmy dopiero na początku drogi, by zaspokoić coraz większe potrzeby transplantologii.

– Choć udowodniliśmy, że ludzkie komórki w stworzonej przez nas chimerze mogą dać początek nowym narządom, musimy nauczyć się sterować tym procesem tak, aby wyhodowane w organizmie świni serce lub wątroba były w pełni sprawne – zaznacza prof. Belmonte. Świnie z ludzkimi organami? Toż to niedopuszczalna ingerencja naukowców w prawa natury i zagrożenie dla naszego dziedzictwa! – krzyczą przeciwnicy eksperymentów genetycznych. Kwestie etyczne warto mieć oczywiście na uwadze, ale nie powinny one przesłaniać rzeczy podstawowej: medycyna wcześniej czy później musi znaleźć rozwiązanie problemu, skąd brać zdrowe organy do przeszczepów. To w naszym interesie jest odkrycie metody, która pozwoli zlikwidować dysproporcję między kurczącym się dostępem do nowych narządów a rosnącym na nie zapotrzebowaniem. Oto dlaczego powinniśmy mocno trzymać kciuki za powodzenie takich prób.

Skąd brać dawców?

Odkąd w 1954 r. po raz pierwszy przeszczepiono na świecie nerkę, chirurdzy borykają się z poważnym niedoborem zdrowych organów do transplantacji pochodzących ze zwłok. Nie tylko w Polsce wielu pacjentów z list oczekujących na nerki, wątrobę lub serce musi umrzeć, nie doczekawszy się na dawcę. Wraz z rozwojem nowych technologii nie będzie lepiej, tylko gorzej. Powiedzmy wprost: rozwój automatyki i robotyki nie tylko zmieni styl naszego życia, ale również sposób, w jaki będziemy umierać.

Technologiczna rewolucja w motoryzacji uznawana jest za sukces i bezdyskusyjną zmianę na lepsze, ale czy ktoś myśli o konsekwencjach związanych z pogorszeniem dostępu do dawstwa narządów? W USA jeden na pięć organów zdatnych do przeszczepu uzyskuje się od ofiar wypadków samochodowych. Według szacunków za 94 proc. tego typu zdarzeń odpowiadają błędy kierowców, więc dzięki automatycznym kierowcom wzrośnie bezpieczeństwo. W czerwcu 2016 r. Christopher A. Hart, przewodniczący Narodowej Rady Bezpieczeństwa Transportu w Stanach Zjednoczonych, powiedział: „Samochody bez kierowców mogą uratować wielu, jeśli nie większość z 32 tys. uczestników wypadków, którzy giną na naszych drogach i autostradach każdego roku”.

W Polsce według statystyk Poltransplantu 32 proc. zmarłych dawców narządów to ofiary urazów czaszkowo-mózgowych, więc w tej grupie są również kierowcy i pasażerowie samochodów, motocykliści oraz poszkodowani w innych rodzajach wypadków. Według prof. Romana Danielewicza, do niedawna szefa Poltransplantu, jeszcze 20 lat temu odsetek dawców z tej grupy stanowił 60 proc. – Dziś w naszym kraju najczęstszą przyczyną zgonu zmarłych dawców są udary mózgu – dodaje. – Ale medycyna robi postępy i pozwala przeżyć coraz większej liczbie chorych.

Spadek liczby dostępnych narządów dla transplantologii może być dużym problemem. Już teraz program dawstwa, sam będący polem licznych sukcesów współczesnej medycyny, zderza się z coraz efektywniejszą medycyną ratunkową, która – szczęśliwie dla ofiar wypadków – jest w stanie wyprowadzić rannych z naprawdę dużych opresji. W efekcie liczba potencjalnych dawców narządów stale się kurczy, a zapotrzebowanie na nie – przeciwnie – rośnie. Miliony ludzi walczą z chorobami, które jeszcze dwie dekady temu uznawano za śmiertelne. Prowadzone są listy potencjalnych biorców serca, wątroby, płuc i trzustki. Chorzy na hemofilię, cukrzycę, a nawet chorobę Parkinsona wyczekują na upowszechnienie przeszczepów komórek, które dziś już eksperymentalnie likwidują objawy ich schorzeń. Tak więc nacisk na znalezienie nowych sposobów pozyskiwania narządów i tkanek będzie rósł.

Sztuczne narządy

Owszem, wiele czynników tworzy bariery, jakie napotykają transplantolodzy. Wystarczy przytoczyć dane z Poltransplantu z 2011 r., kiedy w oddziałach intensywnej terapii zmarło 23 424 pacjentów: u 15 proc. z nich, czyli 3513, możliwe było komisyjne rozpoznanie śmierci mózgu i z tej liczby u 42 proc. teoretycznie możliwe było pobranie narządów. Mimo 1475 potencjalnych dawców narządy pobrano zaledwie od 509, co pokazuje, że przynajmniej w Polsce kwestie organizacyjne i gotowość do pozyskiwania organów do transplantacji wymagają stałego doskonalenia.

– Żaden transplantolog nie powie, że poprawa bezpieczeństwa na drogach to cios w program przeszczepów – zastrzega prof. Danielewicz. – Co nie znaczy, że w perspektywie najbliższych lat nie powinniśmy znaleźć nowego źródła pozyskiwania narządów, jeśli chcemy rozwijać ten model ratowania i przedłużania chorym życia.

Wielu ekspertów przewiduje, że dalszy rozwój transplantologii nastąpi dzięki narządom wyhodowanym w laboratoriach i przy udziale żywych organizmów bliskich nam gatunkowo zwierząt. Inny trop to modele elektroniczne, skonstruowane dzięki mariażowi inżynierii i biotechnologii. Sztuczna skóra, sztuczne naczynia z wysoko przetworzonego poliestru, endoprotezy stawów z tytanu i ceramiki, implanty ślimakowe wszczepiane do ucha – to już jest codzienność, która nikogo nie dziwi. Upowszechniły się też sztuczne komory imitujące pracę serca, pozwalające krańcowo chorym doczekać przeszczepu, oraz prototypy tego narządu całkowicie wszczepiane do ciała, poza tym – bioniczne oczy i protezy kończyn reagujące na bodźce płynące z układu nerwowego.

A jednak te osiągnięcia nie rozwiązują wszystkich problemów, gdyż nadal nie wiadomo, jak skonstruować sztuczną wątrobę, spełniającą w ustroju 250 funkcji metabolicznych, albo trzustkę i nerkę, które można by bezpiecznie zaszyć w organizmie. Stąd pomysł, by naturalne narządy hodować z zarodków, które mogą rozwijać się w laboratoriach lub żywych organizmach zwierząt. Pierwsza ewentualność napotyka wciąż mnóstwo barier technicznych, choć przecież media donoszą co pewien czas, jak to z komórek macierzystych wyhodowano struny głosowe, nerkę lub tchawicę. Brawo! Tylko że pojedyncze sukcesy eksperymentatorów nie przekładają się jeszcze na wprowadzenie ich metod do praktyki.

Mieszanie gatunków

Podobna skala trudności pojawia się przy ksenotransplantacjach, czyli łączeniu części ciała różnych gatunków. Historia takich zabiegów sięga przełomu XIX i XX w., kiedy lekarze zaczęli próbować przeszczepiać tkanki zwierzęce ludziom (np. w 1905 r. francuski chirurg wszczepił skrawki nerki królika dziecku z niewydolnością nerek), ale operacje te kończyły się niepowodzeniem. Pod koniec lat 60. ubiegłego wieku próbowano przeszczepiać ludziom nerki szympansów i pawianów. Także z marnym skutkiem. Dopiero w latach 90. naukowcy z University of Pittsburgh w Pensylwanii odkryli mechanizm leżący u podstaw odrzucania organów od bliskich gatunkowo zwierząt. I zaangażowali przemysł farmaceutyczny do badań nad nowymi lekami, które mogłyby temu zapobiec, choć do dzisiaj nie udało się tego celu osiągnąć.

Ostatni przykład z Instytutu Salka, gdzie stworzono zarodki ludzko-świńskiej chimery, może przyśpieszyć realizację idei pozyskiwania nowych narządów, ponieważ z biologicznego punktu widzenia proces hodowania organów w żywym organizmie jest bliższy naturze niż w środowisku sztucznym. Naukowcy z Kalifornii to nie nowicjusze – już wcześniej eksperymentowali z zarodkami mysio-szczurzymi, a po gryzoniach przystąpili do tworzenia chimer z ludzkimi komórkami macierzystymi połączonymi z zarodkami krowy lub świni. Ostatecznie to świnie okazały się lepszymi nosicielami stworzonych chimer – ludzkie komórki rozwijały się w nich w kierunku mięśni, wątroby, serca i nerek. – Pozwoliliśmy im na to tylko do 3–4 tygodni – zastrzega prof. Belmonte. – Nie zależało nam na pełnym rozwoju chimery w dorosły organizm, lecz na wykazaniu, że coś takiego jest w ogóle możliwe.

Warto dodać, że pierwszym na świecie twórcą chimer gryzoni był zmarły pół roku temu prof. Andrzej K. Tarkowski z Zakładu Embriologii Uniwersytetu Warszawskiego – już 50 lat temu wykazał, że można połączyć ze sobą dwa kilkukomórkowe zarodki myszy w taki sposób, by tworzyły one jeden organizm. Prof. Jacek Kubiak, który przed wyjazdem do Francji był uczniem i współpracownikiem prof. Tarkowskiego, przypomniał na naszych łamach, że metody badawcze zapoczątkowane w Warszawie podjęli inni naukowcy: „Prof. Nicole Le Douarin z College de France w Paryżu stworzyła chimery dwóch gatunków ptaków. Jej kuro-przepiórki ujawniły całą masę nieznanych dotąd mechanizmów tworzenia się układu nerwowego, krwionośnego, immunologicznego, szkieletu kostnego. Te prace, choć miały charakter badań podstawowych, pozwoliły zrozumieć, jak następuje rozwój ssaków i ptaków, oraz przyczyniły się do uzyskania zwierząt transgenicznych”.

W bardzo podobny sposób świat naukowy komentuje dzisiaj pracę opublikowaną na łamach „Cell”. Jeśli nawet realna możliwość wykorzystania chimer do hodowli narządów jest jeszcze odległa, to mogą one posłużyć do innych celów: badań leków przed przystąpieniem do prób na ludziach, wyjaśnienia przyczyn nieuleczalnych chorób, poznania wczesnych etapów rozwoju embrionów. – Słowo chimera budzi złe skojarzenia z mitologicznym potworem, przedstawianym w postaci lwa z głową kozy i wężem wyrastającym w miejscu ogona – przyznaje dr Jun Wu, współautor eksperymentu. – Ale za chimery można uznać także anioły, więc ich wizerunek może być pozytywny. I w tym kierunku chcemy prowadzić nasze badania.