V tomto blogovém příspěvku se podíváme na příčiny imunitního odmítnutí transplantovaných orgánů a na potenciál xenotransplantace a technologie umělých orgánů k řešení tohoto problému.
Když jsou buňky, tkáně nebo orgány v těle poškozené a již nemohou fungovat, nahrazují se transplantací. Transplantované buňky, tkáně a orgány se nazývají štěpy. Pokud nejsou k dispozici štěpy od pacienta nebo identických dvojčat, používají se při „alogenní transplantaci“ štěpy od jiných lidí. Naše tělo však vyvolává imunitní reakci, když do něj vstoupí cizí látky, takže vždy odmítá štěpy, které nejsou geneticky identické.
Imunitní odmítnutí je způsobeno rozdíly v molekulách hlavního histokompatibilního komplexu (MHC) exprimovaných na povrchu imunitních buněk. MHC se liší od člověka k člověku a čím větší je genetická vzdálenost mezi jednotlivci, tím větší je rozdíl v MHC a tím silnější je odmítací reakce. Aby se tomu zabránilo, používají se imunosupresiva, která potlačují imunitní odpověď, ale zvyšují riziko infekce onemocněním. Transplantace je nejen drahá, ale také počet dostupných orgánových štěpů je velmi omezený, proto se vyvíjejí alternativní metody.
Jednou z metod je použití „elektronických umělých orgánů“, jako jsou umělá srdce. Ty se však používají k dočasnému nahrazení funkcí orgánů a mají nevýhody, jako je potřeba dodatečného napájení a pravidelné výměny součástí. Zatím nedosáhly stupně sofistikovanosti dostatečného k úplnému nahrazení lidských orgánů. Tato technologie se však neustále vyvíjí a vědci provádějí různé studie s cílem zlepšit výkon elektronických umělých orgánů. Toto úsilí zahrnuje použití biokompatibilních materiálů k minimalizaci nežádoucích reakcí na orgány a vývoj technologie baterií s delší životností.
Další je „xenotransplantace“, která zahrnuje transplantaci štěpů z jiných zvířat, které jsou podobné lidským tkáním a orgánům, do lidí. Xenotransplantace však způsobuje mnohem závažnější odmítací reakci než homotransplantace. Zejména lidské přirozené protilátky reagují na antigeny exprimované v buňkách jiných druhů, což způsobuje hyperakutní odmítnutí a akutní vaskulární odmítnutí xenograftů.
Experimenty s transplantací štěpů získaných z geneticky modifikovaných mini prasat, u kterých byly odstraněny geny způsobující takové odmítací reakce. Mini prasata mají výhodu v tom, že mají orgány podobné velikosti jako lidské a vysokou reprodukční kapacitu, což umožňuje rozmnožit mnoho jedinců v krátkém časovém období, a probíhá výzkum vývoje xenograftů s využitím mini prasat. Dalším problémem xenotransplantace jsou endogenní retroviry. Endogenní retroviry jsou části DNA živých organismů, o kterých se předpokládá, že pocházejí z retrovirů. Nejsou to aktivní viry a jsou přítomny u všech savců, včetně lidí.
Retroviry jsou viry, které obsahují genetickou informaci v RNA a mají reverzní transkriptázu, čímž infikují specifické typy buněk. Na rozdíl od jiných organismů, u kterých může probíhat pouze transkripční proces RNA z DNA obsahující genetickou informaci, retroviry vstupují do buněk jiných organismů a přeměňují svou RNA na DNA prostřednictvím reverzní transkripce, vkládají se do DNA těchto buněk a infikují je. Poté, stejně jako jiné viry, využívají systém hostitelského organismu k replikaci a množení a za určitých podmínek hostitelské buňky ničí.
Nicméně se vyskytly případy, kdy reprodukční buňky, jako jsou spermie a vajíčka, přežily infekci retroviry. Všechny buňky odvozené z těchto buněk jsou endogenní retroviry. Endogenní retroviry procházejí mutacemi v průběhu generací, což způsobuje změny v jejich sekvencích bází, a v buňkách se nechovají jako viry. Pokud jsou však endogenní retroviry odstraněny a injikovány do buněk jiných druhů, mohou se přeměnit na retroviry a infikovat tyto buňky.
Proto se vyvíjí technologie pro efektivní odstraňování endogenních retrovirů z DNA miniprasat. Pokud bude tato technologie úspěšně vyvinuta, výrazně se zlepší bezpečnost xenotransplantace a poskytne tak více pacientům možnost zachránit si život.
Na základě výsledků předchozího výzkumu alternativních technologií probíhá rozsáhlý výzkum zaměřený na vývoj ideálních transplantací. Tento výzkum probíhá ve spolupráci s odborníky z různých oblastí, jako jsou biotechnologie, medicína a genetika, a očekává se, že v budoucnu budou vyvinuty bezpečnější a účinnější transplantační technologie, které dají naději mnoha pacientům.
