Zdzisław Smorąg – Biotechnologiczne i medyczne podstawy ksenotransplantacji

W 2006 r. roku zakończone zostały prace badawcze przewidziane do wykonania w ramach projektu „Wykorzystanie transgenezy w genetycznej modyfikacji świń dla pozyskiwania organów do transplantacji u człowieka” PBZ-KBN-048/P05/2001. Koordynatorem projektu był prof. Zdzisław Smorąg z Instytutu Zootechniki w Balicach. Projekt ten realizowany był przez 11 ściśle współdziałających ze sobą zespołów naukowych reprezentujących biologię molekularną, rozród i embriologię zwierząt, mikrobiologię, immunologię i chirurgię transplantacyjną Stanowił kompleksowe, wymagające zharmonizowania wielu wątków i zadań przedsięwzięcie. Projekt okazał się być bardzo unikatowym w aspekcie interdyscyplinarnym, uczestniczyły w nim zespoły biotechnologów, biologów i lekarzy. Zrealizowane cele badawcze przez jedne grupy były bezpośrednio wykorzystywane przez kolejne zespoły. W efekcie prowadzonych prac powstała między innymi książka „Biotechnologiczne i medyczne podstawy ksenotransplantacji”, w której skupiają się wątki biologii molekularnej, biologii rozrodu jak i chirurgii, co dodatkowo podkreśla wartość publikacji. W pracach uczestniczyły trzy zespoły z Poznania, w tym również pracownicy naszej Katedry pod kierunkiem prof. Słomskiego. Wyjątkowość prac naszych pracowników wynikała z uczestniczenia w projekcie już na pierwszych etapach prac, związanych z przygotowywaniem konstrukcji genowych, wyszukiwaniem transgenicznych zwierząt, jak również wprowadzaniem zmian w komórkach świni.

Każdego dnia umierają na świecie setki osób oczekujących na przeszczep narządów, ze względu na zbyt długi czas oczekiwania na dawcę. Przyjmuje się, że dostępność organów do przeszczepu będzie z każdym rokiem malała. Obecnie rysują się trzy możliwości poprawy tej sytuacji. Jedną jest opracowanie technologii uzyskiwania komórek macierzystych od pacjentów i pobudzanie ich do przekształcania się w określone narządy. Drugą możliwością są narządy mechaniczne np. sztuczne serce. Trzecią alternatyw i jednocześnie radykalnym rozwiązaniem, któremu poświęcone jest niniejsze opracowanie, stanowi ksenotransplantacja. Jak dotąd wszystko zdaje się wskazywać, że jest to rozwiązanie mające największy sens.

Ksenotransplantacja jest procedurą transplantacji, implantacji lub infuzji do organizmu człowieka żywych komórek, tkanek lub organów pochodzących od innych organizmów niż człowiek oraz płynów ustrojowych, komórek, tkanek lub organów, które miały ex vivo kontakt z komórkami, tkankami, organami innymi niż człowieka. Pierwsze tkanki zwierzęce zostały przeszczepione człowiekowi już w 1682 r., kiedy uzupełniono ubytek czaszki człowieka fragmentem czaszki psa. W latach 60-tych XX w. przeszczepiano skórę żab osobom silnie poparzonym, jądra małp, nerki i serca szympansów. W 1984 r. zainteresowanie ksenotransplantacją odnowiło się po próbie przeszczepienia niemowlęciu serca pochodzącego od pawiana – „przypadek Baby Fae”. Każda z tych prób, jak wiele innych, kończyła się tylko częściowym powodzeniem. Jednak dopiero nowoczesne metody inżynierii komórkowej umożliwiają zastosowanie ksenotransplantacji jako nieograniczonego źródła komórek i narządów do przeszczepów.

Obecnie nad zagadnieniem ksenotransplantacji pracują najlepsze zespoły badawcze na świecie. Taki zespół pracuje również w Polsce. Ponieważ uzyskane wyniki badań mogą być wykorzystane w praktyce i wiążą się z uzyskiwaniem dochodów, szczegóły badań prowadzonych w wielu ośrodkach nie są udostępniane.

Ksenotransplantacja jest przedsięwzięciem interdyscyplinarnym, wymagającym doskonalenia szeregu metod badawczych. Badania obejmują wiele specjalności, od biologii molekularnej (uzyskanie odpowiednich wektorów), poprzez rozród zwierząt, a w szczególności embriologię eksperymentalną (wprowadzanie konstrukcji genowych), hodowlę świń (utrzymanie zwierząt), immunologię (ustalenie zgodności tkankowej biorcy i dawcy, detekcja wirusów) aż do chirurgii transplantacyjnej.
Dawcą narządu do transplantacji może być organizm nie tyle podobny fizycznie, co immunologicznie. Naczelnym, mimo że są najbliżej spokrewnione z człowiekiem, nie poświęca się wiele uwagi jako dawcom organów z powodów etycznych, problemów bezpieczeństwa i trudności związanych z hodowlą. Niestety, większość zwierząt laboratoryjnych, takich jak szczury, myszy, chomiki i świnki morskie, nie spełnia wymagań.

Badania kliniczne wskazują, że świnia domowa najlepiej spełnia kryteria przydatności organów do ksenotransplantacji. Wielkość narządów, ich wydolność fizjologiczna jest niemal identyczna z ludzkimi. Za wyborem świni jako potencjalnego dawcy organów do ksenotransplantacji przemawiają również następujące fakty: świnia jest gatunkiem o wysokiej plenności i płodności, tanim i łatwym w utrzymaniu, ponadto osobniki szybko rosną, a ich organy w stosunkowo krótkim czasie osiągają pełną wielkość i wydolność fizjologiczną stosowaną do potrzeb ksenotransplantacji. Ponadto świnia jest gatunkiem, u którego, w porównaniu do innych dużych zwierząt, dosyć łatwo można przeprowadzić modyfikacje genowe. Dodatkowo badania dotyczące międzygatunkowej homologii DNA człowieka oraz zwierząt wskazują na wysoką homologię, z wyjątkiem naczelnych, między człowiekiem i świnią.

Transplantacja narządu zawsze wiąże się z ryzykiem odrzucenia przeszczepu, co w przypadku przeszczepów allogenicznych zostało w większości przypadków pokonane dzięki stosowaniu leków immunosupresyjnych, hamujących aktywność układu odpornościowego. Ryzyko odrzucenia narządów świni jest znacznie większe niż ryzyko odrzucenia narządów człowieka, ponieważ przeszczepy narządów świni są dla człowieka wysoce niezgodne tkankowo i niemal natychmiast dochodzi do nadostrego odrzucenia. Ma to związek z występowaniem ksenoreaktywnych przeciwciał i różnic w układzie dopełniacza. Nie bez znaczenia jest również ostre odrzucenie naczyniowe i opóźnione odrzucenie. Najpoważniejszą kwestią związaną z transplantacją w ogóle, a ksenotransplantacją w szczególności, jest właśnie problem zgodności immunologicznej narządu dawcy i organizmu biorcy.

Ksenotransplantacji poświęca się wiele uwagi nie tylko z powodu ogromnego braku narządów do przeszczepów, ale także ze względu na brak stuprocentowej pewności, czy jest to technologia całkowicie bezpieczna dla człowieka. Z całą pewnością trzeba być świadomym potencjalnych zagrożeń, jakie może nieść ksenotransplantacja. Jednym z nich jest możliwość zarażenia człowieka utajonymi retrowirusami (PERV). Nikt obecnie nie zna odpowiedzi na pytanie, jak duże może być to zagrożenie. Przybliżona odpowiedź musi zostać poznana przed podjęciem prób klinicznych.

Być może przyszłość będzie nieco inna, gdy nauczymy się pobierać komórki macierzyste od pacjentów i pobudzać je do przekształcania się w brakujące narządy. Ten kierunek na razie zdaje się być bardzo odległy. Na obecnym etapie wydaje się więc jak najbardziej uzasadnione prowadzenie badań, w kierunku możliwości wykorzystania narządów transgenicznych świni do transplantacji w medycynie.

W latach 2003-2005 jedenaście polskich zespołów badawczych uczestniczyło we wspólnym projekcie badawczym z zakresu ksenotransplantacji. Wyniki prac umożliwiły przygotowanie niniejszego opracowania z podziałem na część molekularną, biotechnologiczną i transplantacyjną.   źródło opisu: http://www.au.poznan.pl/kbib/ksenotransplantacje.html źródło okładki: http://www.au.poznan.pl/kbib/kseno.jpg