Sci - nature wiki

إليكم كيف أجرى العلماء أول عملية زرع قلب من خنزير إلى إنسان | علم

0

أعلن الجراحون هذا الأسبوع لقد أجروا أول عملية زرع من قلب خنزير إلى إنسان. كانت جراحة 7 يناير علامة فارقة للبحث في عمليات الزرع بين الأنواع ، والمعروفة باسم زرع الأعضاء. لا يزال من غير الواضح إلى أي مدى سيعمل القلب جيدًا أو إلى متى ، لكن يأمل الباحثون أن هذه التقنية يمكن أن تعوض يومًا ما النقص في الأعضاء البشرية للمرضى المرضى.

كان الإجراء ، الذي قام به فريق في كلية الطب بجامعة ميريلاند (UMSOM) ، بمثابة اختبار رئيسي للعديد من الابتكارات التجريبية المصممة للحفاظ على عمل قلب الخنزير في صدر الإنسان ، بما في ذلك 10 تغييرات جينية في الخنازير ، وهو مثبط مناعي جديد يُعطى للمتلقي ، ومحلول به الكوكايين يستخدم لاحتضان القلب. إليك كيف علمت الاعتبارات الأخلاقية والعلمية الإجراء المعقد.

لماذا حصل هذا المريض على قلب خنزير؟

كان متلقي الزرع ، ديفيد بينيت البالغ من العمر 57 عامًا ، يعاني من قصور القلب المتقدم ونوع من عدم انتظام ضربات القلب يسمى الرجفان البطيني. نظرًا لأنه لم يتخذ خطوات للسيطرة على ارتفاع ضغط الدم لديه ومشاكل صحية أخرى ، فقد اعتبره الأطباء في المركز الطبي بجامعة ميريلاند والمؤسسات القريبة منه غير مؤهل لعملية زرع قلب بشري ، كما يقول محمد محي الدين ، مدير برنامج زراعة القلب في جامعة أمسمان للصحة. يقول: “يعتبر العضو البشري شيئًا ثمينًا للغاية”. “كان الشغل الشاغل هو إعطاء القلب لشخص قد لا يكون قادرًا على الاعتناء به.”

وبدلاً من ذلك ، وبموافقة بينيت ، سعى فريق UMSOM للحصول على إذن “الاستخدام الرحيم” من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) لمنحه قلبًا من خنزير معدل وراثيًا تم إنشاؤه بواسطة Revivicor ، وهي شركة تكنولوجيا حيوية. عمل محي الدين وزملاؤه مع أعضاء الخنازير التي قدمتها Revivicor لسنوات. في عام 2016 ، أبلغوا عن قلوب الخنازير يمكن أن تظل صحية لأكثر من عامين عندما تم زرعها في بطن قرد البابون ، ومنذ ذلك الحين تم إجراء عمليات زرع في صدور قرد البابون ، حيث تحافظ القلوب على الحياة. يقول محي الدين إنه في التجارب الأخيرة ، نجا قرود البابون التي تعتمد على قلوب الخنازير في Revivicor لمدة تصل إلى 9 أشهر. (لقد مات هؤلاء الرئيسيات بقلوب عاملة بعد أن أصيبوا بعدوى في الرئة لا علاقة لها بعملية الزرع ، كما يقول).

ما هي الجينات التي تغيرت في الخنزير المتبرع ولماذا؟

يخاطر زرع الأعضاء بإثارة الرفض ، وهو رد فعل مناعي في المتلقي يمكن أن يتسبب في فشل العضو من نوع آخر. المشكلة الرئيسية هي أن الأجسام المضادة التي ينتجها الناس تتعرف على سكريات معينة على سطح خلايا الخنازير على أنها غريبة. يقول جوزيف: “تحتاج حقًا إلى التخلص من أكبر قدر ممكن من الأجسام المضادة التي تربطك بالأجسام المضادة مسبقًا حتى تتمكن الطعم من البقاء على قيد الحياة لفترة أطول” تكتور ، جراح زراعة الأعضاء بجامعة ميامي ولم يشارك في الجراحة الجديدة.

لذلك ، في أحد خطوطها من الخنازير المهندسة ، قام Revivicor بإخراج ثلاثة جينات للإنزيمات التي تمكن خلايا الخنازير من تصنيع تلك السكريات.

كانت ستة تعديلات عبارة عن إضافات لجينات بشرية: جينان مضادان للالتهابات ، وجينان يعززان تخثر الدم الطبيعي ويمنعان تلف الأوعية الدموية ، واثنان من البروتينات المنظمة الأخرى التي تساعد على كبح استجابة الجسم المضاد.

أزال التعديل النهائي الجين لمستقبل هرمون النمو لتقليل فرصة أن عضو خنزير ، مطابق تقريبًا في الحجم لصدر المريض ، سوف يتعدى عليه بمجرد زرعه. في سبتمبر 2021 ، أفاد محي الدين وزملاؤه أن هذا التعديل قلل من نمو قلوب الخنازير المزروعة في قردة البابون – التغيير الذي يتوقعونه سيساعد في منع قصور القلب لدى الناس.

هل كانت جميع التغييرات الجينية العشرة ضرورية؟

يقول باحثو زراعة الأعضاء إن هذا غير واضح. بالتعاون مع Revivicor ، قام فريق UMSOM بدراسة البابون مع المزيد من التعديلات الجينية بشكل تدريجي وشهد زيادة طول العمر في القلوب. لكن تجارب البابون مكلفة ، كما أن القيود المفروضة على عدد الحيوانات في إحدى الدراسات تجعل من الصعب اختبار تأثيرات كل تعديل على حدة. يقول محي الدين: “لا نعرف إلى أي مدى يساعد كل من هذه الجينات”.

تقول ميغان سايكس ، أخصائية زراعة المناعة في جامعة كولومبيا ، إن عدم اليقين هذا هو “أحد تحفظاتي على هذا”. “نحتاج حقًا إلى القيام بالمزيد من العلوم … لتحديد أي [modifications] مهمة ومفيدة “. يمكن أن تكون بعض التغييرات مفيدة في بعض أنواع عمليات الزرع وضارة في أنواع أخرى: إدخال الجين البشري المضاد للالتهابات CD47 وتقول إن النتائج المحسنة لعمليات زرع نخاع العظام من الخنازير إلى قردة البابون ، لكن كلى الخنازير مع هذا التعديل في جميع خلاياها تبدو عرضة للالتهاب والتورم.

مع توسع زراعة الأعضاء الخارجية لعلاج المزيد من الأشخاص ، قد تؤدي الحاجة إلى الاتساق أيضًا إلى الحد من عدد الجينات البشرية المضافة ، كما يشير تكتور. أسس شركة Makana Therapeutics للتكنولوجيا الحيوية ، التي استحوذت عليها شركة Recombinetics Inc. ، والتي تستعد لإطلاق تجربة سريرية لعمليات زرع الكلى المعدلة وراثيًا من خنزير إلى إنسان هذا العام. يقول تكتور: “إن مستوى التعبير من حيوان إلى آخر ، حتى عندما يكونون مستنسخين ، يمكن أن يكون مختلفًا تمامًا”. “اذا أنتإعادة منظم … تريد أن تقول ، “حسنًا ، هذه الكلية هي نفسها تلك الكلية.”

هل يتم قمع جهاز المناعة لدى المريض؟

حتى مع التعديلات على القلب ، لمنع الرفض ، فإن فريق UMSOM يعطي بينيت مثبطًا قويًا للمناعة: عقار تجريبي للأجسام المضادة يسمى KPL-404 ، من صنع شركة Kiniksa Pharmaceuticals، Ltd.

مثبطات المناعة القياسية المستخدمة في عمليات زرع الأعضاء من إنسان لآخر ليست فعالة إذا كان الجهاز المناعي يصنع الكثير من الأجسام المضادة ضد العضو ، كما يخشى الجراحون أن يكون هذا هو الحال مع قلب الخنزير. يوقف KPL-404 إنتاج هذه الأجسام المضادة عن طريق الارتباط بمستقبل خلوي يسمى CD40 ، مما يثبط نشاط الخلايا البائية المنتجة للأجسام المضادة ، ويثبط حديثها المتبادل مع الخلايا التائية التي تنسق استجابة الجهاز المناعي للغزاة. “ال 10 [altered] الجينات تساعد ، لكن الجسم المضاد لـ CD40 ، الذي كان محور تركيزي الرئيسي طوال مسيرتي المهنية ، أعتقد أنه سيغير قواعد اللعبة ، ” محي الدين يقول.

يعمل Kiniksa على KPL-404 كعلاج لالتهاب المفاصل الروماتويدي و أعلن عن نتائج إيجابية من تجربة السلامة على متطوعين أصحاء في مايو 2021.

كيف تم تحضير القلب للزراعة؟

بغض النظر عن الرفض المناعي ، يبدو أن قلوب الخنازير المزروعة في قرود البابون تتلاشى في غضون أيام ما لم يتم ترويتها بمحلول مغذي قبل الزرع ، محي الدين يقول. الآليات الكامنة وراء فشل القلب غير واضحة ، على الرغم من أنه يعتقد أن الحرمان من تدفق الدم والأكسجين عند إزالته من صدر الخنزير يستنفد بطريقة ما الميتوكوندريا المنتجة للطاقة في خلايا العضو.

اعتمد فريق UMSOM على طريقة طورها جراح جامعة Lund Stig Steen وتم تسويقها من قبل شركة XVIVO السويدية لتخزين ومعالجة قلب المتبرع بعده.حصدت. يغمر القلب في مرق يدور فيه الماء ، والهرمونات مثل الأدرينالين والكورتيزول– وكوكايين مذاب.

كيف يساعد الكوكايين في الحفاظ على صحة القلب غير واضح ، يقول محي الدين ، لكن وجوده في الحل يخلق صداعا عندما يستورد فريقه دفعة جديدة من السويد ؛ تحتاج كل شحنة إلى تصريح من إدارة مكافحة المخدرات الأمريكية.

هل سيحصل المزيد من المرضى على قلوب الخنازير الآن؟

تصريح UMSOM المستلم من FDA ينطبق فقط على مريض واحد. “هناكإنها فرصة إذا حصلنا على مريض آخر مثل هذا ، فسنقدم طلبًا للحصول عليه [another]، ” محي الدين يقول. لكن الهدف الرئيسي لفريقه هو تطوير هذا النهج في تجربة إكلينيكية متعددة المراكز. سيضطر الفريق إلى إجراء المزيد من الاختبارات التي تظهر البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل في قردة البابون للحصول على موافقة إدارة الغذاء والدواء على التجربة ، كما يقول.

“هذه ليست لمرة واحدة” ، كما يقول الرئيس التنفيذي لشركة Revivicor David Ayares لجراحة بينيت. “سنأخذ هذا طوال الطريق من خلال التجارب السريرية البشرية ، ونأمل أن يكون لدينا إمداد غير محدود من الأعضاء المانحة.” تقوم الشركة ببناء منشأة جديدة من الدرجة السريرية لتربية الخنازير لتلبية معايير إدارة الغذاء والدواء لمثل هذه التجربة ، والتي يتوقع إطلاقها بحلول نهاية عام 2023.

Leave A Reply

Your email address will not be published.