Ксенотрансплантация

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Ксенотрансплантация (от греч. ξένος — «чужой» и трансплантация — «перенос»), или межвидовая трансплантация — трансплантация органов и/или тканей от животного другого биологического вида.

Обычно идёт речь о ксенотрансплантации от наиболее дешёвой в получении и близкой по размеру к человеку иммунологически модифицированной свиньи[1][2][3] или от высших приматов, близких генетически, но сложных в содержании и разведении.

Генетически модифицированная свинья может быть использована для выращивания человеческих органов и тканей[2].

Ксенотрансплантация остаётся невозможной и неосуществимой при нынешнем уровне развития трансплантологии. Даже при очень сильной иммуносупрессии организма реципиента ксенотрансплантат от свиньи не выживает в организме человека в результате сверхострой реакции отторжения, сопровождающейся массивным гемолизом, агглютинацией эритроцитов и тромбоцитов и множественным тромбозом сосудов пересаженного ксенооргана. Тем не менее ксеногенные ткани, полученные из животных, служат источником материала для механически функциональных трансплантатов, таких как сердечные клапаны, сухожилия и хрящи. Чтобы предотвратить иммунное отторжение ксеногенного трансплантата из него необходимо удалить антигены. Антигены клеток могут быть удалены путем химической обработки (например, растворами содержащими додецилсульфат натрия (SDS) и Triton X-100) и обработки ультразвуком[4]. приводящей к удалению клеток. Однако, процессы, используемые для удаления клеток и антигенов, часто повреждают внеклеточный матрикс (ECM) ткани, делая трансплантат непригодным для имплантации из-за плохих механических свойств.[5][6] Поэтому следует тщательно подбирать метод удаления антигенов так чтобы по возможности сохранить архитектуру и механические свойства ткани.

Достижения в области перепрограммирования соматических клеток пациентов в ИПСК и последующей дифференцировке их в необходимые стволовые клетки возродили интерес к органам и тканям получаемым от животных, но уже для использования их в качестве освобожденной от клеток животного подложки для заселения клеток пациента.[7][8][9]

Некоторые надежды вселяют также эксперименты по изменению генома свиньи так, чтобы ее клетки начали синтезировать на своей поверхности гликопротеин CD47 человека и, благодаря этому, уже не воспринимались иммунной системой человека как чужаки[10] и эксперименты по изменению генома мыши так, чтобы ее клетки начали синтезировать на своей поверхности SIRPα человека и стали толерантными к трансплантатам человеческих клеток,[11] что позволит выращивать органы человека как «запчасти» в организме животных и подобно методам переливания крови спасет миллионы жизней.

Для развития регенеративной биологии и медицины исследователям нужна удобная модель иммунной системы человека. Проводить опыты на людях опасно для их здоровья, а опыты на мышах не дают необходимой информации, так как иммунная система человека и мыши существенно отличаются. Выходом из этой ситуации стала разработка так называемой гуманизированной мыши с функциональной иммунной системой человека. Чтобы сделать это, биологи взяли иммунодефицитных лабораторных мышей и трансплантировали им ткань человеческого тимуса, а также гемопоэтические стволовые клетки того же донора. С помощью этой мыши удалось доказать, что аллотрансплантаты, полученные из плюрипотентных стволовых клеток человека, в которых методами биоинженерии активирован синтез молекул CTLA4-Ig и PD-L1, создают локальную защиту от иммунитета, позволяющую им избежать отторжения.[12]

В Японии в лаборатории профессора Накаучи сумели вырастить, путем инъекции стволовых клеток в бластоцисту, панкреатическую железу крысы и чужеродные почки в организме мыши[13][14], а теперь пытаются выращивать человеческие органы в организме свиней[15]. Для этого в зародыше свиньи выключается ген, ответственный за развитие определенного органа и подсаживают ИПСК человека. При развитии такой эмбрион превратится в обычную свинью, за исключением того, что один из органов ее в генетическом отношении будет органом человека от которого получены ИПСК[16]. А это, возможно, снимет проблему отторжения пересаживаемых органов, с которой сталкивается сейчас трансплантология. Сотни тысяч людей во всем мире, ожидающих новой почки или печени для пересадки, могут стать получателями новеньких органов, которым не угрожает реакция отторжения, потому что они будут выращены из их собственных клеток.

Черная горная овца может быть использована для терапии "свежими стволовыми клетками" (англ. fresh cell therapy)

Разновидностью ксенотрансплантации надо, очевидно, считать метод, так называемой, терапии "свежими" стволовыми клетками (англ. fresh cell therapy). Этот метод предложенный еще в 1931 году Полом Нихансом (Paul Niehans) - австрийским врачом, который считается отцом клеточной терапии, заключается в использование живых клеток животных (извлекаемых из эмбриона или плода овцы), которые вводят в организм пациента с целью достижения эффекта ревитализации[17][18]. Разумеется клетки животных не способны встроиться в организм пациента, однако они снабжают его гуморальными факторами, способствующими оздоровлению и активируют его иммунную систему.

Примечания[править | править исходный текст]

  1. Почему в качестве доноров органов используют свиней: по материалам В. Шумаков, А. Тоневицкий. Ксенотрансплантация: научные и этические проблемы. Журнал «Человек», 1999 г., № 6.
  2. 1 2 David K.C. Cooper, Hidetaka Hara, et al. and Yifan Dai (2013) The potential of genetically-engineered pigs in providing an alternative source of organs and cells for transplantation. J Biomed Res.; 27(4): 249—253. DOI:10.7555/JBR.27.20130063
  3. Hu Qinghua, Liu Zhongwei and Zhu Haitao (2014). Pig islets for islet xenotransplantation: current status and future Perspectives. Chin Med J.;127 (2): 370—377
  4. Azhim, A., Shafiq, M., Morimoto, Y., Furukawa, K. S., & Ushida, T. Measurement of solution parameters on sonication decellularization treatment
  5. Cissell, D. D., Hu, J. C., Griffiths, L. G., & Athanasiou, K. A. (2013) Antigen Removal for the Production of Biomechanically Functional, Xenogeneic Tissue Grafts. Journal of biomechanics. doi:10.1016/j.jbiomech.2013.10.041
  6. Faulk, D. M., Carruthers, C. A., Warner, et al. & Badylak, S. F. (2014). The effect of detergents on the basement membrane complex of a biologic scaffold material. Acta biomaterialia, 10(1), 183—193 http://dx.doi.org/10.1016/j.actbio.2013.09.006
  7. Mirmalek-Sani, S. H., Sullivan, D. C., Zimmerman, C., Shupe, T. D., & Petersen, B. E. (2013). Immunogenicity of Decellularized Porcine Liver for Bioengineered Hepatic Tissue. The American journal of pathology. 183(2), 558—565 doi:10.1016/j.ajpath.2013.05.002
  8. Gilpin, S. E., Guyette, J. P., Gonzalez, G., Ren, X., Asara, J. M., Mathisen, D. J., … & Ott, H. C. (2013) Perfusion Decellularization of Human and Porcine Lungs: Bringing the Matrix to Clinical Scale. The Journal of Heart and Lung Transplantation. doi:10.1016/j.healun.2013.10.030
  9. Song, J. J., Guyette, J. P., Gilpin, S. E., et al. & Ott, H. C. (2013). Regeneration and experimental orthotopic transplantation of a bioengineered kidney. Nature medicine, 19(5), 646—651 doi:10.1038/nm.3154
  10. Ide K, Wang H, Tahara H, et al. (2007) Role for CD47-SIRPα signaling in xenograft rejection by macrophages. P N A S, 104(12):5062-5066
  11. Yamauchi, T., Takenaka, K., Urata, S., et al. & Akashi, K. (2013). Polymorphic Sirpa is the genetic determinant for NOD-based mouse lines to achieve efficient human cell engraftment. Blood,121(8), 1316—1325
  12. Zhili Rong, Meiyan Wang, Zheng Hu, Martin Stradner, Shengyun Zhu, Huijuan Kong, Huanfa Yi, Ananda Goldrath, Yong-Guang Yang, Yang Xu, Xuemei Fu. An Effective Approach to Prevent Immune Rejection of Human ESC-Derived Allografts. Cell Stem Cell, 2014; 14 (1): 121 DOI:10.1016/j.stem.2013.11.014
  13. Kobayashi, T., Yamaguchi, T., Hamanaka, S. et al. & Nakauchi, H. (2010). Generation of rat pancreas in mouse by interspecific blastocyst injection of pluripotent stem cells. Cell, 142(5), 787—799. doi: 10.1016/j.cell.2010.07.039
  14. Usui JI, et al. (2012). Generation of kidney from pluripotent stem cells via blastocyst complementation. Am J Pathol 180(6):2417-2426.
  15. Hitomi Matsunari, Hiroshi Nagashima, Masahito Watanabe, et al. and Hiromitsu Nakauchi (2013). Blastocyst complementation generates exogenic pancreas in vivo in apancreatic cloned pigs. PNAS, 110(12), 4557-4562, doi: 10.1073/pnas.1222902110
  16. Руперт Уингфилд- Хейз (3 января 2014 г.)В Японии хотят выращивать в свиньях органы для людей Би-би-си, префектура Ибараки, Япония
  17. Live cell therapy today
  18. Fresh cell therapy: The medicine of the future?

См. также[править | править исходный текст]

Ссылки[править | править исходный текст]