1980'lerde doğan Çinli kadın bilim adamları, domuz organ naklindeki temel sorunları çözüyor
Organ nakli donörü eksikliği, dünyanın karşı karşıya olduğu yaygın bir sorundur: Çin, dünyadaki en düşük organ bağış oranlarından birine sahiptir ve Amerika Birleşik Devletleri'nde, uygun organları beklerken her gün yaklaşık 22 kişi ölmektedir. Bu sorunu çözmede etkili olduğu düşünülen yöntemlerden biri xenotransplantasyondur: Hayvan organlarını insanlara nakledin.
En umut verici organ kaynaklarından biri domuzlardır. "Tüm vücut bir hazine" olmasına rağmen, domuz genomunda çok dikkat çeken potansiyel bir tehdit vardır. Domuz endojen retrovirüsleri (PERV), insan hücreleri bu virüs tarafından enfekte olma riski altındadır.
Şekil İlk DNA partisi,
PERV'in küçük domuzu
Ancak son iyi haber şu ki Domuz organlarının insan nakli daha güvenli hale geldi, çünkü bilim adamları temelde PERV'yi başarıyla ortadan kaldırdı!
Harvard Üniversitesi George Church ve Luhan Yang'daki ünlü genetik bilim adamları tarafından kurulan eGenesis şirketi, bu sevindirici sonucu getirdi: CRISPR gen düzenleme teknolojisini kullanarak, domuz genomundaki 25 viral gen kopyasının tümünü başarıyla etkisiz hale getirdiler ve vücutlarında herhangi bir PERV aktivitesi olmaksızın düzinelerce çok sağlıklı domuz yetiştirdiler. Araştırma sonuçları "Science" dergisinin 10. sayısında yayınlandı.
Şekil Yang Luhan
On yıllardır, ksenotransplantasyon insan organlarının eksikliğini hafifletmenin olası bir yolu olarak görülmüştür. Cerrahlar ayrıca hayvan organlarını insanlara nakletmeye çalışıyorlar.
Ancak neredeyse tüm girişimler başarısızlıkla sonuçlandı.Bebek Fae çok ünlü bir örnektir. 1984 yılında, bebek kızı Fei bir babundan kalp nakli aldı ve 20 gün sonra öldü.
Genetik ilişki yakın olsa da, primatlar çöp başına daha az litreye ve çok sayıda bilimsel araştırma ve nakil ihtiyacını karşılamayan uzun bir olgunluk döngüsüne sahiptir. Domuzlar çabuk ürerler ve yetiştirilmeleri kolaydır, bu da bilimsel araştırma maliyetini büyük ölçüde azaltır.Daha da önemlisi, domuz organları anatomi ve fizyoloji açısından insanlara çok yakındır. Bu nedenle, ksenotransplantasyon donörleri olarak domuzların seçimi uluslararası bir fikir birliği haline gelmiştir.
Ama sorun da takip etti: Babunlarla karşılaştırıldığında, insanlar ve domuzlar arasındaki genetik ilişki (daha büyük biyolojik farklılıklar ile) önemli ölçüde daha uzundur, bu nedenle domuzların organlarının insan vücudu tarafından reddedilmesi ve güçlü bir bağışıklık reddi reaksiyonu üretme olasılığı daha yüksektir. Sadece bu değil, PERV de göz ardı edilemeyecek bir sorundur. Virüs dizisi domuzların DNA'sındadır, bu nedenle insan hücrelerine organ nakli yoluyla bulaşma olasılığı çok yüksektir.
Aslında, bazı bilim adamları diyabetik hastalara domuz pankreas hücrelerini yerleştirdiler ve PERV enfeksiyonu belirtisi bulunamadı. Ancak önce bu hücrelerin sayısı çok azdır ve ikinci olarak ilgili koruyucu önlemler kullanılır. Bu durum bütün bir organı nakletmekten tamamen farklıdır.
Ayrıca vücudun domuz organlarını reddetmesini önlemek için, bağışıklık sisteminin yabancı organlara saldırmasını önlemek için inhibitör ilaçların kullanılması gerekebilir İnsan bağışıklık sistemi bastırıldığında, PERV virüsünün insanlara zarar verme olasılığı daha yüksektir.
Neyse ki, bilim adamları CRISPR'yi "genetik kesim" başlattılar. Bu atılımı gerçekleştiren George Church ve Yang Luhan, kendilerini gen düzenleme teknolojisine adayan ilk geliştiricilerdi. Bir fikirleri vardı: Etkin CRISPR, domuz hücrelerinin tüm genomunun hassas bir şekilde düzenlenmesi için RNA ve DNA kesme enzimlerini "yönlendirmek" için kullanılabilir.
2015 yılında, organ nakline odaklanan bir şirket olan eGenesis'i kurdular ve Yang Luhan, şirketin baş bilim adamı olarak görev yaptı. Yang Luhan, doktora çalışması sürecinde olduğu gibi, organ naklinin tüm insanlık için önemini fark etti. Pekin Üniversitesi'nden mezun olan ve Harvard Üniversitesi'nden doktora derecesi alan bu 80'ler sonrası kız bir keresinde şöyle demişti: "Bu şirketin (eGenesis) hastaların beklemeden organ nakli yapabilecekleri yeni bir dünya yaratabileceğini umuyoruz."
Aynı yıl, domuz genomundaki 62 PERV genini eş zamanlı olarak etkisiz hale getirmek için CRISPR teknolojisini kullandılar. Bu, CRISPR aracılığıyla yapılan kesin ve kapsamlı genetik değişikliklerin en başarılı örneği olarak kabul edildi. Aynı zamanda insanlara umut verir: Bu teknoloji sonunda domuz organlarını insanlar için uygun hale getirebilir.
EGenesis'in 2015'teki araştırma sonuçları, hücre düzeyinde deneylere aittir. Şimdi, gen düzenleme aracı CRISPR ile eGenesis, domuz embriyolarındaki virüsün 25 kopyasını da etkisiz hale getirdi.Bu embriyolar dişi domuzlara yerleştirildikten sonra sağlıklı domuz yavruları doğdu. Şirket şu anda bu yöntemle 37 domuz yavrusu elde etmiştir.4 aylık gözlem süresince bu domuz yavruları normal şekilde gelişmiştir ve vücutlarında virüs (aktivite) yoktur.
Almanya'daki Robert Koch Enstitüsü'nden bir virolog olan Joachim Denner, PERV dizileme ile ilgili gizemli araştırmalar üzerinde çalışıyor. "Bu haber doğruysa, kuşkusuz son derece önemli bir öneme sahip olacaktır ... Domuz genindeki PERV virüsünü yok etmek mümkün olduğu sürece tereddüt etmemeliyiz!"
Şekil eGenesis'in Ar-Ge stratejisi
Geleneksel gen düzenleme süreci çok yavaş ve uzundur.Bir genin iki kopyasının nakavt edilmesi, çoğalmak için genellikle birkaç kuşak domuz gerektirir. İnsan genlerinin eklenmesi gerekiyorsa, zaman X2 olabilir. Maryland Üniversitesi Tıp Fakültesi'nden bir cerrahi profesörü olan Muhammed Mohiuddin, aynı anda birden fazla geni kesmek için CRISPR teknolojisini kullanmanın geleneksel gen düzenleme ile karşılaştırıldığında çok fazla zaman kazandırabileceğine inanıyor. Aynı zamanda başka bir xenotransplantasyon projesinin direktörüdür (bu araştırmada yer almamaktadır).
Bu virüslerin insan dokularını enfekte edebilmesine rağmen, şu anda bunun insan sağlığı sorunlarına neden olduğuna dair hiçbir kanıt bulunmadığını belirtmek gerekir.
Doğrudan hayvan organ nakli sırasında vücut tarafından üretilen bağışıklık tepkisine atıfta bulunan Mohiuddin, "Bu virüslere ek olarak, ksenon naklinin klinik uygulamasında başka sınırlayıcı faktörler de vardır," dedi. Yang Luhan ayrıca genetiği değiştirilmiş bu domuz organlarının insanlar üzerinde test edilmesini beklemenin yıllar alacağına inanıyor.
Başka bir deyişle, şu anda domuz organ naklinin karşı karşıya olduğu iki ana sorun şunlardır: Birincisi, domuz genomu, insanları enfekte edebilen endojen ters hız virüs dizileri içerir; ikincisi, domuzun organları insan vücudunda şiddetli bir bağışıklık fırtınasını tetikler. , Bağışıklık reddi üretin.
İlk sorun çözüldü ve ikinci sorun, eGenesis'in üstesinden gelmesi gereken bir sonraki zorluk olacak. Daha sonra eGenesis, bağışıklık sistemi ile ilgili genleri değiştirmek için CRISPR teknolojisini kullanmaya devam edecek.
Şekil CRISPR-Cas9 teknolojisinin, ksenotransplantasyon için domuz organlarının karşılaştığı zorlukları çözmesi bekleniyor
Teknolojik atılımlarla, yavaş yavaş başka bir sorun ortaya çıktı: Bu büyük teknolojik sıçrama, insanları ksenotransplantasyondan korkuttu. PERV virüsü riskinin belirsizliği nedeniyle, bazı insanlar aşırı düzenlemenin orijinal organ geliştirme sürecini daha karmaşık hale getireceğinden endişe duyuyor ve ABD FDA, PERV virüsü olmayan domuzların gelecekteki insan deneylerinde kullanılması gerektiğini açıkça talep etti.
Birmingham'daki Alabama Üniversitesi'nde bir nakil immünoloğu olan David Cooper şunları söyledi: "Açıktır ki, bu çözülmemiş sorunlar domuz organ nakline giden yolu daha da zorlu hale getiriyor."
