Tässä blogikirjoituksessa tarkastelemme elinsiirtojen immuunijärjestelmän hylkimisreaktioiden syitä sekä ksenotransplantaation ja keinotekoisen elinteknologian mahdollisuuksia ratkaista tämä ongelma.
Kun kehon solut, kudokset tai elimet vaurioituvat eivätkä enää toimi, ne korvataan elinsiirrolla. Siirrettyjä soluja, kudoksia ja elimiä kutsutaan siirteiksi. Jos potilaan tai identtisten kaksosten siirteitä ei ole saatavilla, muiden ihmisten siirteitä käytetään "allogeenisessa elinsiirrossa". Kehomme aiheuttaa kuitenkin immuunivasteen, kun vieraita aineita pääsee elimistöön, joten se hylkii aina siirteet, jotka eivät ole geneettisesti identtisiä.
Immuunijärjestelmän hylkimisreaktion aiheuttavat immuunisolujen pinnalla ilmentyvien MHC-molekyylien (MHC) erot. MHC vaihtelee henkilöstä toiseen, ja mitä suurempi geneettinen etäisyys yksilöiden välillä on, sitä suurempi on MHC-ero ja sitä voimakkaampi on hylkimisreaktio. Tämän estämiseksi käytetään immunosuppressantteja, jotka tukahduttavat immuunivasteen, mutta lisäävät tautien tartuntariskiä. Elinsiirto on paitsi kallista, myös saatavilla olevien elinsiirteiden määrä on hyvin rajallinen, joten vaihtoehtoisia menetelmiä kehitetään parhaillaan.
Yksi menetelmä on käyttää "elektronisia keinotekoisia elimiä", kuten keinotekoisia sydämiä. Näitä käytetään kuitenkin elinten toimintojen tilapäiseen korvaamiseen, ja niillä on haittoja, kuten lisävirtalähteen tarve ja osien säännöllinen vaihtaminen. Ne eivät ole vielä saavuttaneet riittävän kehittyneitä vaiheita korvatakseen ihmiselimiä kokonaan. Tämä teknologia kehittyy kuitenkin jatkuvasti, ja tiedemiehet tekevät erilaisia tutkimuksia elektronisten keinotekoisten elinten suorituskyvyn parantamiseksi. Näihin toimiin kuuluu bioyhteensopivien materiaalien käyttö elinten kanssa ilmenevien haittavaikutusten minimoimiseksi ja pitkäkestoisemman akkuteknologian kehittäminen.
Seuraavaksi on ”ksenotransplantaatio”, jossa ihmiseen siirretään muista eläimistä peräisin olevia, ihmiskudoksia ja -elimiä muistuttavia siirteitä. Ksenotransplantaatio aiheuttaa kuitenkin paljon vakavamman hyljintäreaktion kuin homotransplantaatio. Erityisesti ihmisen luonnolliset vasta-aineet reagoivat muiden lajien soluissa ilmentyviin antigeeneihin aiheuttaen ksenograftien hyperakuutin hyljinnän ja akuutin verisuoniperäisen hyljinnän.
Kokeissa on onnistuttu siirtämään siirteitä, jotka on saatu geneettisesti muunnelluista minisioista, joista on poistettu hylkimisreaktioita aiheuttavat geenit. Minisioilla on etunaan, että niiden elimet ovat kooltaan samankokoisia kuin ihmisillä ja niillä on korkea lisääntymiskyky, mikä mahdollistaa useiden yksilöiden tuottamisen lyhyessä ajassa. Tutkimusta ksenograftien kehittämiseksi minisikojen avulla on käynnissä. Toinen ksenotransplantaation ongelma on endogeeniset retrovirukset. Endogeeniset retrovirukset ovat elävien organismien DNA:n osia, joiden uskotaan olevan peräisin retroviruksista. Ne eivät ole aktiivisia viruksia ja niitä esiintyy kaikilla nisäkkäillä, myös ihmisillä.
Retrovirukset ovat viruksia, jotka sisältävät geneettisen tietonsa RNA:ssa ja joilla on käänteiskopioijaentsyymi, joka infektoi tietyntyyppisiä soluja. Toisin kuin muut organismit, joissa vain RNA:n transkriptioprosessi geneettistä tietoa sisältävästä DNA:sta voi tapahtua, retrovirukset tunkeutuvat muiden organismien soluihin ja muuntavat niiden RNA:n DNA:ksi käänteiskopioinnin avulla, kiinnittyen näiden solujen DNA:han ja infektoimalla ne. Tämän jälkeen ne, kuten muutkin virukset, käyttävät isäntäorganismin järjestelmää replikoitumiseen ja lisääntymiseen, ja tietyissä olosuhteissa ne tuhoavat isäntäsolut.
On kuitenkin ollut tapauksia, joissa lisääntymissolut, kuten siittiöt ja munasolut, ovat selvinneet retrovirusinfektiosta. Kaikki tällaisista soluista peräisin olevat solut ovat endogeenisiä retroviruksia. Endogeeniset retrovirukset mutoituvat sukupolvien ajan, mikä aiheuttaa muutoksia niiden emäsjärjestyksissä, eivätkä ne toimi viruksina solujen sisällä. Jos endogeenisiä retroviruksia kuitenkin poistetaan ja injektoidaan muiden lajien soluihin, ne voidaan muuntaa retroviruksiksi ja tartuttaa näitä soluja.
Siksi kehitetään parhaillaan teknologiaa endogeenisten retrovirusten tehokkaaseen poistamiseen minisikojen DNA:sta. Jos tämä teknologia kehitetään onnistuneesti, ksenotransplantaation turvallisuus paranee huomattavasti ja antaa useammille potilaille mahdollisuuden pelastaa henkensä.
Aiempien vaihtoehtoisten teknologioiden tutkimustulosten perusteella tehdään paljon tutkimusta ihanteellisten elinsiirtojen kehittämiseksi. Tätä tutkimusta tehdään yhteistyössä eri alojen, kuten biotekniikan, lääketieteen ja genetiikan, asiantuntijoiden kanssa, ja tulevaisuudessa odotetaan kehitettävän turvallisempia ja tehokkaampia elinsiirtoteknologioita, jotka antavat toivoa monille potilaille.
