W tym wpisie na blogu przyjrzymy się przyczynom odrzucenia przeszczepów narządów przez układ odpornościowy oraz możliwościom ksenotransplantacji i technologii sztucznych organów w rozwiązaniu tego problemu.
Kiedy komórki, tkanki lub narządy w ciele są uszkodzone i nie mogą już funkcjonować, są zastępowane poprzez przeszczep. Komórki, tkanki i narządy, które są przeszczepiane, nazywane są przeszczepami. Jeśli przeszczepy od pacjenta lub bliźniaków jednojajowych nie są dostępne, przeszczepy od innych osób są używane w „przeszczepach allogenicznych”. Jednak nasze ciała wywołują odpowiedź immunologiczną, gdy do organizmu dostają się obce substancje, więc zawsze odrzucają przeszczepy, które nie są genetycznie identyczne.
Odrzucenie immunologiczne jest spowodowane różnicami w cząsteczkach głównego kompleksu zgodności tkankowej (MHC) wyrażanych na powierzchni komórek odpornościowych. MHC różni się u poszczególnych osób, a im większa odległość genetyczna między osobnikami, tym większa różnica w MHC i silniejsza reakcja odrzucenia. Aby temu zapobiec, stosuje się leki immunosupresyjne, które tłumią odpowiedź immunologiczną, ale zwiększają ryzyko zakażenia chorobą. Transplantacja jest nie tylko droga, ale również liczba dostępnych przeszczepów narządów jest bardzo ograniczona, dlatego opracowywane są alternatywne metody.
Jedną z metod jest wykorzystanie „elektronicznych sztucznych organów”, takich jak sztuczne serca. Są one jednak używane do tymczasowego zastępowania funkcji organów i mają wady, takie jak konieczność dodatkowego zasilania i regularnej wymiany części. Nie osiągnęły jeszcze etapu wyrafinowania wystarczającego do całkowitego zastąpienia ludzkich organów. Jednak technologia ta stale ewoluuje, a naukowcy prowadzą różne badania w celu poprawy wydajności elektronicznych sztucznych organów. Działania te obejmują wykorzystanie materiałów biokompatybilnych w celu zminimalizowania niepożądanych reakcji z organami i opracowanie technologii baterii o dłuższej żywotności.
Następnym jest „ksenotransplantacja”, która polega na przeszczepianiu przeszczepów od innych zwierząt, które są podobne do ludzkich tkanek i organów, ludziom. Jednak ksenotransplantacja powoduje znacznie poważniejszą reakcję odrzucenia niż homotransplantacja. W szczególności ludzkie naturalne przeciwciała reagują na antygeny wyrażone w komórkach innych gatunków, powodując hiperostre odrzucenie i ostre odrzucenie naczyniowe ksenotransplantatów.
Eksperymenty zakończyły się sukcesem w przeszczepianiu przeszczepów uzyskanych od genetycznie zmodyfikowanych miniświnek, z których usunięto geny powodujące takie reakcje odrzucenia. Miniświnki mają tę zaletę, że mają organy podobnej wielkości do ludzkich i wysoką zdolność reprodukcyjną, co pozwala na wyhodowanie wielu osobników w krótkim czasie, a badania nad opracowaniem ksenoprzeszczepów przy użyciu miniświnek są w toku. Innym problemem ksenotransplantacji są endogenne retrowirusy. Endogenne retrowirusy to części DNA organizmów żywych, o których uważa się, że pochodzą od retrowirusów. Nie są to aktywne wirusy i występują u wszystkich ssaków, w tym u ludzi.
Retrowirusy to wirusy, które zawierają swoją informację genetyczną w RNA i mają odwrotną transkryptazę, infekując określone typy komórek. W przeciwieństwie do innych organizmów, w których może zachodzić tylko proces transkrypcji RNA z DNA zawierającego informację genetyczną, retrowirusy wnikają do komórek innych organizmów i przekształcają swoje RNA w DNA poprzez odwrotną transkrypcję, wstawiając się do DNA tych komórek i infekując je. Następnie, podobnie jak inne wirusy, wykorzystują system organizmu gospodarza do replikacji i namnażania, a gdy spełnione są pewne warunki, niszczą komórki gospodarza.
Jednakże zdarzały się przypadki, w których komórki rozrodcze, takie jak plemniki i komórki jajowe, przetrwały infekcję retrowirusami. Wszystkie komórki pochodzące z takich komórek są endogennymi retrowirusami. Endogenne retrowirusy ulegają mutacjom na przestrzeni pokoleń, powodując zmiany w ich sekwencjach zasad i nie działają jak wirusy w obrębie komórek. Jednakże, jeśli endogenne retrowirusy zostaną usunięte i wstrzyknięte do komórek innych gatunków, mogą zostać przekształcone w retrowirusy i zainfekować te komórki.
Dlatego opracowywana jest technologia, która skutecznie usunie endogenne retrowirusy z DNA miniaturowych świnek. Jeśli technologia ta zostanie pomyślnie opracowana, bezpieczeństwo ksenotransplantacji znacznie się poprawi, dając większej liczbie pacjentów szansę na uratowanie życia.
Na podstawie wyników poprzednich badań nad alternatywnymi technologiami, wiele badań jest prowadzonych w celu opracowania idealnych przeszczepów. Badania te są prowadzone we współpracy z ekspertami z różnych dziedzin, takich jak biotechnologia, medycyna i genetyka, i oczekuje się, że w przyszłości zostaną opracowane bezpieczniejsze i bardziej wydajne technologie przeszczepów, dając nadzieję wielu pacjentom.
