Китайские ученые впервые осуществили трансплантацию генетически модифицированного легочного органа свиньи человеку, у которого была констатирована смерть мозга. Пересаженный орган оставался жизнеспособным и продолжал функционировать почти девять дней, однако первые симптомы негативных иммунных реакций были зафиксированы уже в течение суток. Данное исследование представляется важным прорывом, поскольку трансплантация легких – это особенно сложная операция, даже при пересадке между людьми, принадлежащими к одному виду.
Пересадка органов от одного биологического вида к другому, известная как ксенотрансплантация, привлекает все больше внимания как потенциальный выход из ситуации с дефицитом донорских органов. Эта технология может уменьшить время ожидания для пациентов, которым необходима трансплантация. В сфере ксенотрансплантации уже достигнуты значительные результаты, в частности, пересадка людям генетически модифицированных свиных почек, сердец и печени. Следует указать, что попытки подобных операций, например, трансплантация почек шимпанзе человеку, проводились еще в 1960-х годах, до формирования современных биоэтических принципов.
В ряде случаев ксенотрансплантаты продолжали функционировать у живых пациентов в течение нескольких месяцев. Тем не менее, пересадка легких остается наименее исследованной областью, что обусловлено анатомическими и физиологическими особенностями этого органа. Согласно информации, представленной в статье, опубликованной в журнале , жизнь бабуина, которому пересадили свиное легкое, обычно не продолжалась и месяца. Несмотря на то, что сейчас потребность в донорских легких ниже, чем в других органах, она постепенно увеличивается.
Китайские ученые из Медицинского университета Гуанчжоу впервые в мире провели операцию по пересадке легкого свиньи человеку. По словам хирурга Ричарда Пиерсона Третьего из Массачусетской общей больницы, который не был участником исследования, данная работа дает первое понимание процессов, происходящих при имплантации свиного легкого в человеческий организм.
Пересадка легких сопряжена с повышенным риском осложнений, что объясняется рядом факторов. Тонкие оболочки, отвечающие за газообмен, подвержены повреждениям в процессе изъятия или трансплантации. Помимо этого, легкие, непосредственно контактируя с атмосферным воздухом, могут содержать болезнетворные микроорганизмы и характеризуются большим количеством иммунных клеток, предназначенных для борьбы с потенциальными угрозами.
Ксенотрансплантация сопряжена с повышенным риском развития острого иммунного ответа у реципиента. Кроме того, артерии и вены легких склонны к спазму при взаимодействии с кровью, происходящей от другого вида, что приводит к увеличению сосудистого сопротивления и может усугубить воспалительный процесс. Реакция, которая может быть допустима при трансплантации почки, в случае легкого чревата потенциально летальным отеком.
Для преодоления этих сложностей китайские ученые применили технологию CRISPR, чтобы деактивировать три гена, ответственных за выработку молекул, отсутствующих у людей, но потенциально способных спровоцировать острое отторжение. Вместе с этим, в геном были внесены три человеческих гена, направленные на снижение свертываемости крови после трансплантации и на подавление системы комплемента – комплекса ферментативных реакций, участвующих во врожденном иммунитете. В качестве материала для операции была выбрана карликовая порода свиней Бама Сянг, предоставленная компанией Chengdu ClonOrgan Biotechnology, чьи органы по размеру сопоставимы с человеческими.
В больнице города Гуанчжоу была выполнена пересадка генетически измененного свиного легкого пациенту пятидесяти шести лет, который находился в состоянии смерти мозга из-за кровоизлияния в мозг. Новое легкое успешно функционировало в течение нескольких дней, обеспечивая насыщение крови кислородом и удаление углекислого газа. Благодаря генетическим изменениям удалось предотвратить резкое отторжение органа.
Уже через сутки после пересадки орган стал подвергаться воздействию иммунной системы, на нём проявились признаки отёка и значительное вздутие. Через два дня антитела и активация системы комплемента серьёзно повредили лёгкое. Учёные отмечают, что даже пересадка лёгких между людьми нередко заканчивается неудачей в течение нескольких часов из-за аналогичных реакций. На девятый день, по желанию родственников пациента, лёгкое было изъято для дальнейшего исследования, и искусственная вентиляция была остановлена.
В ходе исследования ученые не предоставили данных о сосудистом сопротивлении трансплантата, а также не указали, насколько наличие неповрежденного правого легкого пациента способствовало поддержанию его дыхательной функции. Как правило, реципиентам требуется трансплантация обоих легких. В связи с этим, авторы отмечают, что результаты эксперимента следует рассматривать как противоречивые.
По словам Дэнкэ Пана, соавтора исследования, специалиста по клонированию животных и основателя Chengdu ClonOrgan Biotechnology, этот эксперимент ясно показывает, что для успешной адаптации ксенотрансплантированных легких в человеческом организме необходимы дополнительные разработки в сфере генной инженерии и совершенствование иммуносупрессивной терапии. Он уверен, что проводимые исследования развиваются по правильному пути и при достаточной настойчивости в итоге приведут к ожидаемому прорыву, на который надеются ученые.