Transplantácie zvieracích orgánov ľuďom, čiže xenotransplantácie sú budúcnosťou transplantačnej medicíny. A zostanú ňou navždy - hovorieval Norman Shumway s narážkou na presvedčenie, že sa do medicínskej praxe nikdy nedostanú.
Americký priekopník kardiochirurgie by možno zľavil zo svojho pesimizmu, keby sa dožil závratného pokroku, ktorým xenotransplantácie v posledných rokoch prešli.
Len nedávno tím nemeckých vedcov pod vedením Bruna Reicharta z mníchovskej Univerzity Ľudovíta Maximiliána transplantoval v spolupráci s odborníkmi z USA, Švajčiarska a Švédska prasacie srdce šiestim paviánom.
Dvaja zo zvieracích pacientov prežili s cudzím orgánom bez väčších problémov tri mesiace. Ďalším dvom tĺklo srdce v hrudi dokonca pol roka. Štúdia publikovaná v poprednom vedeckom časopise Nature zožala uznanie po celom svete.
"Dosiahli najdlhšieho prežitie po transplantácii prasacieho srdca primátovi. Šesť mesiacov je veľký skok vpred," komentoval výsledky nemeckých kolegov pre časopis The Scientist popredný špecialista na transplantácie David Sachs z newyorskej Kolumbijskej univerzity.
Guerard Byrne, ktorý skúma problematiku xenotransplantácií na Alabamskej univerzite neskrýva optimizmus a hovorí: "S prežitím, aké dosiahli nemeckí vedci pri paviánovch nie je dôvod, aby sme nezačali premýšľať o prvých klinických skúškach na ľudských pacientoch."
Ešte pred niekoľkými rokmi však videla široká odborná verejnosť xenotransplantácie rovnako čierno ako Norman Shumway. Čo premenilo upadajúci vedný odbor na nádejnú disciplínu?
Ťažké začiatky
Prvé pokusy o transplantáciu orgánov z paviánov alebo šimpanzov ťažko chorým ľuďom vykonali chirurgovia už v šesťdesiatych rokoch minulého storočia. Dopadli neslávne. Imunitný systém príjemcov transplantovaný zvierací orgán zvyčajne zničil priebehu niekoľkých týždňov či mesiacov.
Napriek tomu sa vedci nevzdávali. Boli si vedomí desivého faktu, že každý rok zomierajú desaťtisíce ľudí len preto, že sa pre nich nenájde vhodný orgán.
Xenotransplantácie by pomohli pacientom po zlyhaní orgánu, aj keby zvieracia náhrada poslúžila len na preklenutie kritického obdobia, kým bude k dispozícii orgán vhodného ľudského darcu.
Začiatkom deväťdesiatych rokov sa vzdali lekári snahy o transplantácie orgánov opíc a ľudoopov a stavili na ošípané. Z tých možno získavať orgány v dostatočnom množstve. Majú tiež správnu veľkosť a vyhovujú potrebám ľudského organizmu aj výkonom.
Ich použitie však so sebou nesie vážne problémy. V prvom rade je to brutálna reakcia ľudského imunitného systému na prasacie bunky, ktoré orgán z prasaťa bleskurýchlo premenia na mŕtvu hmotu. Hrozia však aj ďalšie riziká.
Na mnohých miestach v DNA ošípaných sú ukryté inštrukcie pre výrobu vírusov. Týmito vírusmi sa prasa nenakazí. Gény pre ich produkciu zdedí od rodičov. Možnosť nákazy ľudských pacientov týmito svinskými vírusmi nebrali vedci na ľahkú váhu.
Bolo jasné, že kým sa nepodarí skrotiť dedičné prasacie vírusy a náležite utlmiť odmietavú reakciu ľudského organizmu, xenotransplantácie zostanú hudbou ďalekej budúcnosti.
Eufória aj rozčarovanie
O slovo sa prihlásili génoví inžinieri a začali meniť dedičnú informáciu ošípaných tak, aby bunky týchto zvierat nedráždili ľudský imunitný systém. Na jednej strane vyraďovali ošípaným z činnosti gény, na ktorých produkty je ľudský imunitný systém citlivý.
Na druhej strane vnášali do prasacej dedičnej informácie ľudské gény, ktoré by imunitný systém po transplantácii prasacieho orgánu "upokojovali". V odbore xenotransplantácie zavládol optimizmus a do výskumu začali investovať aj veľké farmaceutické spoločnosti.
Svoj vlastný xenotransplantačný program začal v roku 1996 napríklad nadnárodný gigant Novartis. Firma plánovala minúť vyše miliardy dolárov nielen za ošípané upravené génovým inžinierstvom, ale aj za špeciálne ošipárne, kde by sa produkovali orgány pre xenotransplantácie, vo veľkom.
Príklad Novartisu strhol ďalšie biotechnologické firmy, ako americký Genzyme alebo britský PPL Therapeutics. Počiatočné nadšenie však rýchlo vyprchalo v konfrontácii s ťažkosťami, na ktoré vedci narážali.
Uspôsobiť prasa tak, aby jeho orgány nečelili smrtiacim atakom ľudského imunitného systému, sa ukázalo ako príliš komplikovaná úloha. Novartis po piatich rokoch svoje úsilie vzdal a po ňom výskum xenotransplantácie rýchlo opustili aj ďalšie spoločnosti. Zdalo sa, že opäť dochádza na Shumwayove slová.
Revolúcia menom CRISPR-Cas9
Na lepšie časy sa začalo xenotransplantáciám blýskať až o desať rokov neskôr, keď génové inžinierstvo dostalo celkom nový nástroj. Molekulárne "nožnice", odborne označované ako CRISPR-Cas9 dovoľovali vykonávať s dedičnou informáciou organizmov do tej doby len ťažko predstaviteľné kúsky.
V porovnaní so staršími metódami dovoľuje CRISPR-Cas9 zacieliť zásah do prasačieho genómu na presne vybrané miesto. Dedičnú informáciu mení s nevídanou účinnosťou, a to aj na viacerých miestach súčasne. Technika vyniká jednoduchosťou a je mimoriadne lacná.
Krispr, ako sa laboratórnym slangom technika CRISPR-Cas9 volá, zapôsobil na upadajúci výskum xenotransplantácie ako živá voda. Zrazu bolo možné upravovať dedičnú informáciu ošípaných s presnosťou a hlavne tempom, o akom sa génovým inžinierom z Novartisu v druhej polovici 90. rokov minulého storočia ani nesnívalo.
Harvardský genetik George Church "vystrihal" pomocou krisprov ošípaným inštrukcie pre tvorbu vírusov na 62 miestach dedičnej informácie. Stal sa tak držiteľom pomyselného svetového rekordu v počte naraz vykonaných cielených zásahov do genómu cicavca.
Oveľa dôležitejší je však fakt, že po transplantácii orgánu ošípaných s takto upraveným genómom by už človeku nákaza svinskými dedičnými vírusmi nehrozila.
Tím Randalla Prathera z Missourijskej univerzity získal pomocou krisprov ošípaných kombinujúcu sériu genetických úprav, ktoré uľahčujú prijatie prasacieho orgánu človekom.
A transplantácie týchto orgánov paviánom začali lámať rekordy. Oblička z geneticky modifikovaného prasaťa slúžila paviánovi dlhšie ako 14 mesiacov. Srdce vydržalo v opičom tele dokonca dva a pol roka.
Bohužiaľ to platilo len v prípadoch, keď nemuselo poháňať krvný obeh paviána a celý čas "leňošili" vedľa naplno pracujúceho opičieho srdca. Akonáhle muselo prasacie srdce prevziať prácu orgánu paviána, nevydržalo biť dlhšie ako dva mesiace. A práve s týmto problémom sa teraz úspešne vysporiadal tím Bruna Reicharta.
Na dohľad klinických skúšok?
Mníchovský tím Bruna Reicharta sa zaoberá postupmi na tlmenie nežiaducej reakcie imunitného systému príjemcu na transplantovaný orgán. Takzvaná imunosupresia je nevyhnutná aj po transplantácii orgánu od vhodného ľudského darcu.
Xenotransplantácie pred ňu však stavajú oveľa náročnejšie úlohy. Bolo jasné, že bez významného pokroku sa ani orgány ošípaných upravených novými technikami génového inžinierstva nedočkajú skúšok na ťažko chorých pacientoch.