Ксенотрансплантация ( xenos- от греческого слова , означающего «чужой» или странный [1] [2] ), или гетерологичная трансплантация , это трансплантация живых клеток , тканей или органов от одного вида к другому. [3] Такие клетки, ткани или органы называются ксенотрансплантатами или ксенотрансплантатами . Она противопоставляется аллотрансплантации (от другой особи того же вида), сингенной трансплантации или изотрансплантации (трансплантаты, пересаженные между двумя генетически идентичными особями того же вида) и аутотрансплантации (из одной части тела в другую у одного и того же человека). [ необходима цитата ] Ксенотрансплантация - это искусственный метод создания химеры животное-человек , то есть человека с подмножеством животных клеток. Напротив, индивидуум, в котором каждая клетка содержит генетический материал от человека и животного, называется гибридом человека и животного . [4]
Ксенотрансплантаты, полученные от пациентов, создаются путем ксенотрансплантации человеческих опухолевых клеток мышам с ослабленным иммунитетом и являются исследовательским методом, часто используемым в доклинических исследованиях в области онкологии . [5]
Ксенотрансплантация человека предлагает потенциальное лечение терминальной стадии органной недостаточности , существенной проблемы здравоохранения в некоторых частях индустриального мира . Это также поднимает много новых медицинских, юридических и этических вопросов. [6] Продолжающаяся обеспокоенность заключается в том, что многие животные, такие как свиньи , имеют более короткую продолжительность жизни, чем люди, что означает, что их ткани стареют быстрее. (Свиньи имеют максимальную продолжительность жизни около 27 лет. [7] ) Передача болезней ( ксенозооноз ) и постоянное изменение генетического кода животных также вызывают беспокойство. Подобно возражениям против испытаний на животных , активисты по правам животных также возражали против ксенотрансплантации по этическим соображениям. [8] Опубликовано несколько временно успешных случаев ксенотрансплантации. [9]
Биопротезы искусственных клапанов сердца , как правило, изготавливаются из клеток свиньи или крупного рогатого скота , но клетки перед установкой убиваются обработкой глутаральдегидом [10] , поэтому технически они не соответствуют определению ВОЗ ксенотрансплантации как живых клеток. [3]
Первые серьезные попытки ксенотрансплантации (тогда называемой гетеротрансплантацией) появились в научной литературе в 1905 году, когда кусочки почки кролика были пересажены ребенку с хроническим заболеванием почек . [11] В течение первых двух десятилетий 20-го века было опубликовано несколько последующих попыток использования органов ягнят, свиней и приматов. [11]
Научный интерес к ксенотрансплантации снизился, когда была описана иммунологическая основа процесса отторжения органов. Следующая волна исследований по этой теме пришла с открытием иммунодепрессантов . Еще больше исследований последовало за первой успешной трансплантацией почки Джозефа Мюррея в 1954 году, и ученые, впервые столкнувшись с этическими вопросами донорства органов, ускорили свои усилия по поиску альтернатив человеческим органам. [11]
В 1963 году врачи из Университета Тулейна попытались провести трансплантацию почек от шимпанзе человеку у шести человек, которые были близки к смерти; после этого и нескольких последующих неудачных попыток использовать приматов в качестве доноров органов и разработки рабочей программы по получению органов от трупов интерес к ксенотрансплантации при почечной недостаточности угас. [11] Из 13 таких трансплантаций, выполненных Кейтом Реемтсмой , один реципиент почки прожил девять месяцев, вернувшись на работу в качестве школьного учителя. При вскрытии почки шимпанзе выглядели нормально и не показали никаких признаков острого или хронического отторжения. [12]
Американская девочка-младенец, известная как « Бэби Фэй » с синдромом гипоплазии левого сердца, стала первым младенцем, получившим ксенотрансплантацию, когда ей пересадили сердце бабуина в 1984 году. Процедуру провел Леонард Ли Бейли в Медицинском центре Университета Лома-Линда в Лома-Линде, Калифорния . Фэй умерла 21 день спустя из-за гуморального отторжения трансплантата, которое, как полагают, было вызвано главным образом несоответствием группы крови ABO , что считалось неизбежным из-за редкости бабуинов группы O. Трансплантат должен был быть временным, но, к сожалению, подходящую замену аллотрансплантата вовремя найти не удалось. Хотя сама процедура не продвинула прогресс в области ксенотрансплантации, она пролила свет на недостаточное количество органов для младенцев. История оказала такое влияние, что кризис нехватки органов у младенцев в то время улучшился. [13] [12]
Первая пересадка не генетически модифицированного [14] [15] сердца, легких и почек свиньи человеку была проведена в Сонапуре, Ассам , в Индии , в середине декабря 1996 года, и была объявлена в январе 1997 года. [14] Реципиентом стал Пурно Саикия, 32-летний неизлечимо больной мужчина; он умер вскоре после операции от множественных инфекций. [14] [16] Индийский кардиоторакальный хирург Дхани Рам Баруах и двое его коллег, Джонатан Хо Кей-шинг (из Медицинского института принца Уэльского в Гонконге) [17] и К. С. Джеймс, провели операции. [14] Баруах утверждал, что Саикия не отреагировал на традиционную операцию, и что пациент и его семья согласились на процедуру. [18]
Все трое, участвовавшие в операции, были арестованы 9 января 1997 года [14] за предполагаемое нарушение Закона о трансплантации человеческих органов и тканей 1994 года . [14] [19] Баруах был отвергнут в медицинских кругах как «сумасшедший ученый», а процедура была названа «мистификацией». Сам Баруах подписал заявление о том, что он не делал никакой трансплантации, но затем заявил, что признание было вынужденным. [18] [15] Они были признаны виновными в неэтичной процедуре и преднамеренном убийстве и заключены в тюрьму на 40 дней. [20] Хирургический институт Дхани Рама Баруаха также не имел необходимой регистрации. [21]
Критики заявили, что заявления и медицинские процедуры Дхани Бам Баруаха не были восприняты всерьез и не были приняты научным сообществом, поскольку он никогда не рецензировал свои выводы с научной точки зрения . [22] Прошлые жалобы на нарушения этики во время операций в Гонконге, проводимых Баруахом и Хо, имели место в 1992 году, когда им имплантировали сердечные клапаны, разработанные Баруахом, сделанные из тканей животных. Год спустя шесть пациентов умерли. Asian Medical News сообщила, что были выражены «серьезные опасения» «по поводу процедуры и этики внедрения». [15]
В сентябре 2021 года хирурги под руководством Роберта Монтгомери провели первую генетически модифицированную ксенотрансплантацию свиной почки человеку с мертвым мозгом в больнице NYU Langone Health без признаков немедленного отторжения (отчасти потому, что также была пересажена вилочковая железа свиньи). [23] Почка была получена от свиньи с единственной модификацией гена: удалением альфа-гал . [24]
В июле 2023 года хирурги из Института трансплантологии имени Лангоне при Нью-Йоркском университете завершили пересадку генетически модифицированной свиной почки (вместе с тимусом свиньи под ней) пациенту, у которого была констатирована смерть мозга , но который находился на искусственной вентиляции легких. [25] Ранее пациент дал согласие стать донором органов, но его ткани не были признаны пригодными для трансплантации. Почка была получена от животного с отключенным геном, отвечающим за выработку альфа-галовых сахаров, который участвует в иммунном ответе на ткани млекопитающих. [26] Чтобы гарантировать, что функция почек поддерживается только почкой свиньи, команда удалила обе почки пациента. Команда сообщила, что почка поддерживала оптимальную функцию более месяца, о чем свидетельствуют рутинные исследования креатинина и еженедельные биопсии. Команда планирует наблюдать за пациентом еще в течение месяца, ожидая одобрения совета по этике и его семьи. [ необходима цитата ]
В марте 2024 года Ричард Слейман , пациент, чья пересаженная человеческая почка не прижилась, получил генно-инженерную ксенотрансплантацию свиной почки от хирургов Массачусетской больницы общего профиля . [27] [28] Эта почка имеет 69 геномных правок (3 генных нокаута, 7 человеческих генных вставок и 59 копий свиного ретровирусного нокаута), сделанных eGenesis, Inc. [29] Г-н Слейман умер несколько месяцев спустя по несвязанным причинам, без явного отторжения почки. [30] Между тем, в апреле 2024 года Лиза Пизано стала вторым человеком, получившим такую пересадку почки. [30] [31] Из-за «уникальных проблем», связанных с механическим сердечным насосом, который она получила вместе с почкой, ее почку пришлось удалить из-за «недостаточного кровотока» в конце мая. [32]
В январе 2022 года врачи под руководством кардиоторакального хирурга Бартли П. Гриффита и Мухаммада М. Мохиуддина [33] в Медицинском центре Мэрилендского университета и Медицинской школе Мэрилендского университета провели пересадку сердца от генетически модифицированной свиньи неизлечимо больному пациенту Дэвиду Беннетту-старшему, который не имел права на стандартную пересадку человеческого сердца. Свинья подверглась специфическому редактированию генов для удаления ферментов, ответственных за выработку сахарных антигенов, которые приводят к сверхострому отторжению органов у людей. Медицинский регулятор США дал особое разрешение на проведение процедуры в соответствии с критериями сострадательного использования . [34] Реципиент умер через два месяца после трансплантации. [35]
В июне и июле 2022 года хирурги из NYU Langone Health провели две пересадки генетически модифицированного свиного сердца недавно умершим людям. [36] Сердца были получены от свиней, у которых были идентичные 10 генетических модификаций, использованных при ксенотрансплантации сердца в Медицинском центре Мэрилендского университета в январе 2022 года. Все три сердца были получены из Revivicor, Inc., учреждения, расположенного в Блэксбурге, штат Вирджиния, и дочерней компании United Therapeutics . [37]
20 сентября 2023 года хирурги Медицинского центра Мэрилендского университета в Балтиморе провели пересадку сердца от генетически модифицированной свиньи Лоуренсу Фосетту, пациенту с терминальной стадией сердечного заболевания, которому не подходила традиционная трансплантация сердца. 30 октября 2023 года Фосетт умер после проявления признаков отторжения органа. [38]
Нехватка органов для клинической имплантации во всем мире приводит к тому, что около 20–35 % пациентов, которым требуются органы для замены, умирают в листе ожидания. [39] Определенные процедуры, некоторые из которых изучаются в ранних клинических испытаниях, направлены на использование клеток или тканей других видов для лечения опасных для жизни и изнурительных заболеваний, таких как рак , диабет , печеночная недостаточность и болезнь Паркинсона . Если витрификацию можно усовершенствовать, она может обеспечить долгосрочное хранение ксеногенных клеток, тканей и органов, чтобы они были более доступны для трансплантации. [ необходима цитата ]
Ксенотрансплантаты могут спасти тысячи пациентов, ожидающих донорских органов. [ требуется ссылка ] Орган животного, вероятно, свиньи или бабуина, может быть генетически изменен с помощью человеческих генов, чтобы обмануть иммунную систему пациента и заставить ее принять его как часть своего тела. [40] Они вновь появились из-за нехватки доступных органов и постоянной борьбы за то, чтобы иммунная система не отвергала аллотрансплантаты. Таким образом, ксенотрансплантаты являются потенциально более эффективной альтернативой. [41] [42] [43]
Ксенотрансплантация опухолевых клеток человека мышам с ослабленным иммунитетом — это метод исследования, часто используемый в онкологических исследованиях. [44] Он используется для прогнозирования чувствительности трансплантированной опухоли к различным методам лечения рака; несколько компаний предлагают эту услугу, включая Jackson Laboratory . [45]
Человеческие органы были пересажены животным в качестве мощного исследовательского метода для изучения биологии человека без причинения вреда пациентам. Этот метод также был предложен в качестве альтернативного источника человеческих органов для будущей трансплантации пациентам. [46] Например, исследователи из исследовательского института Ганоген пересадили человеческие эмбриональные почки крысам, что продемонстрировало функцию жизнеобеспечения и роста. [5]
Так как они являются ближайшими родственниками людей, нечеловеческие приматы сначала рассматривались как потенциальный источник органов для ксенотрансплантации людям. Первоначально шимпанзе считались лучшим вариантом, так как их органы имеют схожий размер, и у них хорошая совместимость по группе крови с людьми, что делает их потенциальными кандидатами для ксенотрансфузий . Однако, поскольку шимпанзе занесены в список исчезающих видов , искали других потенциальных доноров. Бабуины более доступны, но непрактичны в качестве потенциальных доноров. Проблемы включают их меньший размер тела, нечастость группы крови O (универсальный донор), их длительный период беременности и их обычно небольшое количество потомства. Кроме того, серьезной проблемой с использованием нечеловеческих приматов является повышенный риск передачи заболеваний, так как они так тесно связаны с людьми. [47]
Свиньи ( Sus scrofa domesticus ) в настоящее время считаются лучшими кандидатами для донорства органов. Риск межвидовой передачи заболеваний снижается из-за их увеличенной филогенетической дистанции от людей. [1] У свиней относительно короткие периоды беременности, большие пометы, и их легко разводить, что делает их легкодоступными. [48] Они недороги и просты в содержании в условиях, свободных от патогенов, а современные инструменты редактирования генов адаптированы к свиньям для борьбы с отторжением и потенциальными зоонозами . [48] Органы свиней анатомически сопоставимы по размеру, и новые инфекционные агенты менее вероятны, поскольку они находились в тесном контакте с людьми через одомашнивание в течение многих поколений. [49] Методы лечения, полученные от свиней, оказались успешными, например, инсулин, полученный от свиней, для пациентов с сахарным диабетом. [50] Все чаще нормой становятся генетически модифицированные свиньи, что вызывает моральные сомнения, но также увеличивает вероятность успеха трансплантации. [51] Текущие эксперименты по ксенотрансплантации чаще всего используют свиней в качестве доноров, а бабуинов в качестве человеческих моделей. В 2020 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США одобрило генетическую модификацию свиней, чтобы они не производили альфа-гал сахара. [52] Органы свиней использовались для пересадки почек и сердца людям. [34] [23] [27] [31] [38]
На сегодняшний день [ требуется цитата ] ни одно испытание ксенотрансплантации не было полностью успешным из-за многочисленных препятствий, возникающих из-за реакции иммунной системы реципиента . Ксенозоонозы являются одной из самых больших угроз отторжениям, поскольку они являются ксеногенетическими инфекциями. Введение этих микроорганизмов является большой проблемой, которая приводит к фатальным инфекциям и последующему отторжению органов. [53] Эта реакция, которая, как правило, более экстремальна, чем при аллотрансплантации, в конечном итоге приводит к отторжению ксенотрансплантата и в некоторых случаях может привести к немедленной смерти реципиента. Существует несколько типов отторжения, с которыми сталкиваются ксенотрансплантаты органов, к ним относятся сверхострое отторжение, острое сосудистое отторжение, клеточное отторжение и хроническое отторжение. [ требуется цитата ]
Быстрый, сильный и сверхострый ответ возникает в результате присутствия антител в организме хозяина. Эти антитела известны как ксенореактивные естественные антитела (XNA). [1]
Этот быстрый и жестокий тип отторжения происходит в течение нескольких минут или часов с момента трансплантации. Он опосредован связыванием XNA (ксенореактивных природных антител) с эндотелием донора, вызывая активацию системы комплемента человека , что приводит к повреждению эндотелия, воспалению, тромбозу и некрозу трансплантата. XNA впервые вырабатываются и начинают циркулировать в крови у новорожденных после колонизации кишечника бактериями с галактозными фрагментами на их клеточных стенках. Большинство этих антител относятся к классу IgM , но также включают IgG и IgA . [49]
Целью эпитопа XNA является α-связанный галактозный фрагмент, галактоза-альфа-1,3-галактоза (также называемый эпитопом α-Gal), продуцируемый ферментом альфа- галактозилтрансферазой . [54] Большинство не-приматов содержат этот фермент, таким образом, этот эпитоп присутствует на эпителии органов и воспринимается как чужеродный антиген приматами, у которых отсутствует фермент галактозилтрансфераза. При ксенотрансплантации от свиньи к примату XNA распознают свиные гликопротеины семейства интегринов. [49]
Связывание XNAs инициирует активацию комплемента через классический путь комплемента . Активация комплемента вызывает каскад событий, приводящих к: разрушению эндотелиальных клеток, дегрануляции тромбоцитов, воспалению, коагуляции, отложению фибрина и кровоизлиянию. Результатом является тромбоз и некроз ксенотрансплантата. [49]
Сверхострое отторжение — это тяжелая, немедленная иммунная реакция, которая возникает, когда пересаженный орган, такой как свиная почка, быстро атакуется и разрушается иммунной системой реципиента. В контексте ксенотрансплантации свиной почки этот тип отторжения вызывается уже существующими антителами в крови реципиента, которые распознают и связываются с антигенами на поверхности клеток свиной почки. Эти антигены, чуждые иммунной системе человека, включают определенные углеводы и белки, которые отсутствуют в тканях человека. Связывание этих антител активирует систему комплемента, что приводит к каскаду событий, которые вызывают широко распространенное свертывание и воспаление в кровеносных сосудах пересаженного органа. В результате почка быстро становится ишемической (без адекватного кровотока) и подвергается острому повреждению, часто приводящему к немедленной потере органа.
Сверхострое отторжение может серьезно повлиять на организм реципиента, приводя к быстрому и полному отказу пересаженной почки. Этот отказ не только подрывает цель трансплантации, которая заключается в восстановлении функции почек, но и представляет серьезную опасность для здоровья реципиента. Внезапная потеря функции почек может привести к накоплению отходов и жидкостей в организме, вызывая такие симптомы, как отек, электролитный дисбаланс и потенциальные опасные для жизни осложнения. Кроме того, сверхострое отторжение требует немедленного медицинского вмешательства, часто приводя к удалению отторгнутой почки и необходимости изучения альтернативных вариантов лечения, таких как возврат к диализу или поиск другого источника трансплантата. Yang S, Zhang M, Wei H, Zhang B, Peng J, Shang P, Sun S.
Поскольку сверхострое отторжение представляет собой серьезное препятствие для успеха ксенотрансплантаций, в настоящее время изучаются несколько стратегий его преодоления:
Нарушение каскада комплемента
Трансгенные органы (Генетически модифицированные свиньи)
Также известный как отсроченное ксеноактивное отторжение, этот тип отторжения происходит в несогласованных ксенотрансплантатах в течение 2–3 дней, если предотвратить сверхострое отторжение. Процесс гораздо сложнее сверхострого отторжения и в настоящее время не полностью изучен. Острое сосудистое отторжение требует синтеза белка de novo и обусловлено взаимодействием между эндотелиальными клетками трансплантата и антителами хозяина, макрофагами и тромбоцитами. Реакция характеризуется воспалительным инфильтратом, состоящим в основном из макрофагов и естественных клеток-киллеров (с небольшим количеством Т-клеток ), внутрисосудистым тромбозом и фибриноидным некрозом стенок сосудов. [54]
Связывание ранее упомянутых XNA с донорским эндотелием приводит к активации макрофагов хозяина, а также самого эндотелия. Активация эндотелия считается типом II, поскольку в ней участвуют индукция генов и синтез белка. Связывание XNA в конечном итоге приводит к развитию прокоагулянтного состояния, секреции воспалительных цитокинов и хемокинов , а также экспрессии молекул адгезии лейкоцитов, таких как E-селектин , межклеточная адгезионная молекула-1 ( ICAM-1 ) и васкулярная клеточная адгезионная молекула-1 ( VCAM-1 ). [49]
Этот ответ далее сохраняется, поскольку обычное связывание между регуляторными белками и их лигандами помогает контролировать коагуляцию и воспалительные реакции. Однако из-за молекулярной несовместимости между молекулами видов донора и реципиента (такими как молекулы главного комплекса гистосовместимости свиньи и естественные клетки-киллеры человека) этого может не произойти. [54]
Из-за своей сложности, использование иммунодепрессантов наряду с широким спектром подходов необходимо для предотвращения острого сосудистого отторжения и включает введение синтетического ингибитора тромбина для модуляции тромбогенеза, истощение антигалактозных антител (XNA) такими методами, как иммуноадсорбция, для предотвращения активации эндотелиальных клеток и ингибирование активации макрофагов (стимулируемых Т-клетками CD4 + ) и NK-клеток (стимулируемых высвобождением ИЛ-2). Таким образом, роль молекул MHC и ответов Т-клеток в активации должна быть переоценена для каждой комбинации видов. [54]
Если избежать гиперострого и острого сосудистого отторжения, то возможна аккомодация, которая заключается в выживании ксенотрансплантата, несмотря на наличие циркулирующих XNA. Трансплантат получает перерыв в гуморальном отторжении [58] , когда каскад комплемента прерывается, циркулирующие антитела удаляются или их функция изменяется, или происходит изменение экспрессии поверхностных антигенов на трансплантате. Это позволяет ксенотрансплантату активировать и экспрессировать защитные гены, которые способствуют устойчивости к травмам, такие как гем-оксигеназа-1 (фермент, катализирующий деградацию гема). [49]
Отторжение ксенотрансплантата при сверхостром и остром сосудистом отторжении происходит из-за реакции гуморальной иммунной системы , поскольку реакция вызывается XNA. Клеточное отторжение основано на клеточном иммунитете и опосредовано естественными клетками-киллерами, которые накапливаются в ксенотрансплантате и повреждают его, а также Т-лимфоцитами, которые активируются молекулами MHC как через прямое, так и через непрямое ксенораспознавание. [ необходима цитата ]
При прямом ксенораспознавании антигенпрезентирующие клетки ксенотрансплантата представляют пептиды реципиентным CD4 + T-клеткам через ксеногенные молекулы MHC класса II, что приводит к образованию интерлейкина 2 (IL-2). Непрямое ксенораспознавание включает представление антигенов ксенотрансплантата антигенпрезентирующими клетками реципиента CD4 + T-клеткам. Антигены фагоцитированных клеток трансплантата также могут быть представлены молекулами MHC класса I хозяина CD8 + T-клеткам. [1] [59]
Сила клеточного отторжения в ксенотрансплантатах остается неопределенной, однако ожидается, что она будет сильнее, чем в аллотрансплантатах из-за различий в пептидах у разных животных. Это приводит к большему количеству антигенов, потенциально распознаваемых как чужеродные, тем самым вызывая более выраженный непрямой ксеногенный ответ. [1]
Предложенная стратегия предотвращения клеточного отторжения заключается в том, чтобы вызвать невосприимчивость донора с помощью гемопоэтического химеризма. [40] Донорские стволовые клетки вводятся в костный мозг реципиента, где они сосуществуют со стволовыми клетками реципиента. Стволовые клетки костного мозга дают начало клеткам всех гемопоэтических линий посредством процесса гемопоэза . Лимфоидные клетки-предшественники создаются этим процессом и перемещаются в тимус, где отрицательный отбор устраняет Т-клетки, которые, как было обнаружено, реагируют на себя. Наличие донорских стволовых клеток в костном мозге реципиента приводит к тому, что донорские реактивные Т-клетки считаются своими и подвергаются апоптозу . [1]
Хроническое отторжение медленное и прогрессирующее и обычно происходит в трансплантатах, которые переживают начальные фазы отторжения. [54] Ученые до сих пор не знают, как именно работает хроническое отторжение, исследования в этой области затруднены, поскольку ксенотрансплантаты редко выживают после начальных острых фаз отторжения. Тем не менее, известно, что XNA и система комплемента не участвуют в первую очередь. [54] Фиброз в ксенотрансплантате возникает в результате иммунных реакций, цитокинов (которые стимулируют фибробласты) или заживления (после клеточного некроза при остром отторжении). Возможно, основной причиной хронического отторжения является артериосклероз . Лимфоциты, которые ранее были активированы антигенами в стенке сосуда трансплантата, активируют макрофаги для секреции факторов роста гладких мышц. Это приводит к накоплению гладкомышечных клеток на стенках сосудов, вызывая затвердение и сужение сосудов внутри трансплантата. Хроническое отторжение приводит к патологическим изменениям органа, и именно поэтому трансплантаты необходимо заменять после стольких лет. [59] Также ожидается, что хроническое отторжение будет более агрессивным при ксенотрансплантации, чем при аллотрансплантации. [60]
Были предприняты успешные попытки создать мышей с нокаутом без α1,3GT; полученное в результате снижение высокоиммуногенного эпитопа αGal привело к снижению возникновения сверхострого отторжения, но не устранило другие барьеры для ксенотрансплантации, такие как нарушенная коагуляция, также известная как коагулопатия . [61]
Различные ксенотрансплантаты органов приводят к разным реакциям свертывания. Например, трансплантация почек приводит к более высокой степени коагулопатии или нарушению свертывания, чем трансплантация сердца, тогда как ксенотрансплантация печени приводит к тяжелой тромбоцитопении , вызывая смерть реципиента в течение нескольких дней из-за кровотечения. [61] Альтернативное нарушение свертывания, тромбоз , может быть инициировано уже существующими антителами, которые влияют на антикоагулянтную систему белка С. Из-за этого эффекта доноры-свиньи должны проходить тщательное обследование перед трансплантацией. Исследования также показали, что некоторые клетки трансплантата свиньи способны вызывать экспрессию человеческого тканевого фактора, тем самым стимулируя агрегацию тромбоцитов и моноцитов вокруг ксенотрансплантированного органа, вызывая сильное свертывание. [62] Кроме того, спонтанное накопление тромбоцитов может быть вызвано контактом со свиным фактором фон Виллебранда. [62]
Так же, как эпитоп α1,3G является серьезной проблемой при ксенотрансплантации, так и нерегулируемая коагуляция является причиной беспокойства. Трансгенные свиньи, которые могут контролировать переменную активность коагулянта на основе конкретного пересаженного органа, сделали бы ксенотрансплантацию более доступным решением для 70 000 пациентов в год, которые не получают человеческого донорства органа или ткани, в которых они нуждаются. [62]
Необходимы обширные исследования, чтобы определить, могут ли органы животных заменить физиологические функции человеческих органов. Многие вопросы включают:
Ксенозооноз, также известный как зооноз или ксеноз, представляет собой передачу инфекционных агентов между видами через ксенотрансплантат. Инфекция от животного к человеку обычно встречается редко, но случалась в прошлом. Примером такого заболевания является птичий грипп , когда вирус гриппа А передавался от птиц к человеку. [63] Ксенотрансплантация может увеличить вероятность передачи заболевания по 3 причинам: (1) имплантация нарушает физический барьер, который обычно помогает предотвратить передачу заболевания, (2) реципиент трансплантата будет сильно иммуносупрессирован, и (3) было показано, что регуляторы комплемента человека (CD46, CD55 и CD59), экспрессируемые у трансгенных свиней, служат рецепторами вируса и также могут помочь защитить вирусы от атаки системы комплемента. [64]
Примерами вирусов, переносимых свиньями, являются вирус герпеса свиней , ротавирус , парвовирус и цирковирус . Герпесвирусы свиней и ротавирусы могут быть устранены из пула доноров путем скрининга, однако другие (такие как парвовирус и цирковирус) могут загрязнять пищу и обувь, а затем повторно заражать стадо. Таким образом, свиньи, которые будут использоваться в качестве доноров органов, должны содержаться в соответствии со строгими правилами и регулярно проверяться на наличие микробов и патогенов. Неизвестные вирусы, а также те, которые не вредны для животного, также могут представлять опасность. [64] Особую озабоченность вызывают PERVS (эндогенные ретровирусы свиней), вертикально передаваемые микробы, которые встраиваются в геномы свиней. Риски при ксенозе двояки, поскольку не только человек может заразиться, но и новая инфекция может инициировать эпидемию в популяции людей. Из-за этого риска FDA предложило, чтобы все реципиенты ксенотрансплантатов находились под пристальным наблюдением в течение всей оставшейся жизни и были помещены в карантин, если у них проявятся признаки ксеноза. [65]
Бабуины и свиньи переносят множество передающихся агентов, которые безвредны для своего естественного хозяина, но чрезвычайно токсичны и смертельны для человека. ВИЧ является примером заболевания, которое, как полагают, перешло от обезьян к человеку. Исследователи также не знают, может ли произойти вспышка инфекционных заболеваний и смогут ли они сдержать вспышку, даже если у них есть меры по контролю. Еще одним препятствием, с которым сталкиваются ксенотрансплантанты, является отторжение организмом инородных объектов его иммунной системой. Эти антигены (инородные объекты) часто лечатся мощными иммунодепрессантами, которые, в свою очередь, могут сделать пациента уязвимым для других инфекций и фактически помочь заболеванию. Вот почему органы должны быть изменены, чтобы соответствовать ДНК пациента ( гистосовместимость ). [ необходима цитата ]
В 2005 году Австралийский национальный совет по здравоохранению и медицинским исследованиям (NHMRC) объявил восемнадцатилетний мораторий на все трансплантации от животных к человеку, заключив, что риски передачи вирусов животных пациентам и более широкому сообществу не были устранены. [66] Это было отменено в 2009 году после того, как обзор NHMRC заявил, что «... риски, если они надлежащим образом регулируются, являются минимальными и приемлемыми, учитывая потенциальные преимущества.», ссылаясь на международные разработки в области управления и регулирования ксенотрансплантации Всемирной организацией здравоохранения и Европейским агентством по лекарственным средствам. [67]
Эндогенные ретровирусы являются остатками древних вирусных инфекций, обнаруженных в геномах большинства, если не всех, видов млекопитающих. Интегрированные в хромосомную ДНК, они передаются вертикально по наследству. [60] Из-за множества делеций и мутаций, которые они накапливают с течением времени, они обычно не заразны для вида-хозяина, однако вирус может стать заразным для другого вида. [49] PERVS были первоначально обнаружены как ретровирусные частицы, выделяемые из культивируемых клеток почек свиньи. [68] Большинство пород свиней несут в своей ДНК около 50 геномов PERV. [69] Хотя вполне вероятно, что большинство из них дефектны, некоторые могут быть способны производить инфекционные вирусы, поэтому каждый провирусный геном должен быть секвенирован, чтобы определить, какие из них представляют угрозу. Кроме того, посредством комплементации и генетической рекомбинации два дефектных генома PERV могут дать начало инфекционному вирусу. [70] Существует три подгруппы инфекционных PERV (PERV-A, PERV-B и PERV-C). Эксперименты показали, что PERV-A и PERV-B могут инфицировать клетки человека в культуре. [69] [71] На сегодняшний день ни одна экспериментальная ксенотрансплантация не продемонстрировала передачу PERV, однако это не означает, что инфицирование PERV у людей невозможно. [64] Клетки свиньи были сконструированы для инактивации всех 62 PERV в геноме с использованием технологии редактирования генома CRISPR Cas9 , [72] и устранения инфекции от свиньи к клеткам человека в культуре. [73] [74] [75]
Ксенотрансплантация была спорной процедурой с тех пор, как ее впервые попытались применить. Многие, включая группы по защите прав животных, решительно выступают против убийства животных с целью извлечения их органов для использования человеком. [76] В 1960-х годах многие органы были получены от шимпанзе и пересажены людям, которые были смертельно больны и, в свою очередь, не жили намного дольше после этого. [77] Современные научные сторонники ксенотрансплантации утверждают, что потенциальная польза для общества перевешивает риски, что делает ксенотрансплантацию моральным выбором. [78] Ни одна из основных религий не возражает против использования генетически модифицированных органов свиньи для трансплантации, спасающей жизни. [79] Однако такие религии, как буддизм и джайнизм , долгое время выступали за ненасилие по отношению ко всем живым существам. [51] В целом, использование тканей свиньи и коровы у людей не встречало особого сопротивления, за исключением некоторых религиозных убеждений и нескольких философских возражений. Доктрины экспериментов без согласия теперь соблюдаются, чего не было в прошлом, что может привести к появлению новых религиозных руководящих принципов для дальнейшего медицинского исследования на основе выраженных экуменических принципов. «Общее правило» — это мандат биоэтики Соединенных Штатов с 2011 года [обновлять]. [80]
В начале 20-го века, когда исследования ксенотрансплантации только начинались, мало кто подвергал сомнению ее моральность, обращаясь к животным как к «естественной» альтернативе аллотрансплантатам . [81] В то время как сатирические пьесы высмеивали ксенотрансплантологов, таких как Серж Воронов , и появлялись некоторые изображения, показывающие эмоционально обезумевших приматов, которых Воронов лишил яичек, еще не было сделано серьезных попыток подвергнуть сомнению науку, основанную на проблемах прав животных. [81] Ксенотрансплантация не воспринималась всерьез, по крайней мере, во Франции, в первой половине 20-го века. [81]
После инцидента с Baby Fae в 1984 году активисты движения за права животных начали протестовать, привлекая внимание СМИ и доказывая, что некоторые люди считают неэтичным и нарушающим собственные права животного использовать его органы для сохранения жизни больного человека. [81] Отношение к животным как к простым орудиям для убоя по требованию человеческой воли приведет к миру, который они не предпочли бы. [81] Сторонники трансплантации выступили против, заявив, что спасение человеческой жизни оправдывает принесение в жертву жизни животного. [81] Большинство активистов движения за права животных посчитали использование органов приматов более предосудительным, чем, например, органов свиней. [81] Как выразили Питер Сингер и др., многие приматы демонстрируют большую социальную структуру, коммуникативные навыки и привязанность, чем умственно неполноценные люди и человеческие младенцы. [82] Несмотря на это, весьма маловероятно, что страдания животных послужат достаточным стимулом для регулирующих органов для предотвращения ксенотрансплантации. [51]
Автономия и информированное согласие важны при рассмотрении будущего использования ксенотрансплантации. Пациент, проходящий ксенотрансплантацию, должен быть полностью осведомлен о процедуре и не должен иметь внешних сил, влияющих на его выбор. [83] Пациент должен понимать риски и преимущества такой трансплантации. Также можно рассмотреть аспект общественного здравоохранения . [84]
Этический комитет Международной ассоциации ксенотрансплантации указал в 2003 году, что одной из основных этических проблем является реакция общества на такую процедуру. [85]
Применение четырех принципов биоэтики стандартизировано в моральном поведении лабораторий. [86] Четыре принципа подчеркивают информированное согласие, клятву Гиппократа не причинять вреда, использование навыков для помощи другим и защиту права на качественную помощь. [87]
Хотя ксенотрансплантация может иметь будущие медицинские преимущества, она также несет серьезный риск внедрения и распространения инфекционных заболеваний среди населения. [88] Правительства разработали руководящие принципы с целью формирования основы надзора за инфекционными заболеваниями. [88] Руководящие принципы Соединенного Королевства гласят, что пациенты должны согласиться на «периодическое предоставление образцов тела, которые затем будут архивироваться для эпидемиологических целей», «посмертный анализ в случае смерти, хранение образцов после смерти и раскрытие этого соглашения своей семье», «воздерживаться от донорства крови, тканей или органов», «использование барьерной контрацепции при вступлении в половую связь», «хранить как имя, так и текущий адрес в реестре и уведомлять соответствующие органы здравоохранения при переезде за границу» и «разглашать конфиденциальную информацию, включая свой статус как реципиента ксенотрансплантации, исследователям, всем медицинским работникам, к которым вы обращаетесь за профессиональными услугами, и близким контактам, таким как нынешние и будущие сексуальные партнеры». [88] Пациент должен соблюдать эти правила в течение всей своей жизни или до тех пор, пока правительство не определит, что нет необходимости в мерах по охране общественного здоровья. [88]
Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) также заявило, что если трансплантация имеет место, реципиент должен проходить мониторинг в течение всей оставшейся жизни и отказаться от права на отказ. Причина требования пожизненного мониторинга связана с риском острых инфекций, которые могут возникнуть. FDA предлагает внедрить программу пассивного скрининга, которая должна быть продлена на всю жизнь реципиента. [89]
{{cite journal}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )