211service.com
Møt grisene som kan løse den menneskelige organtransplantasjonskrisen
Foto av smågriser under et lys Laetitia Vancon
Anlegget ligger midt mellom Münchens sentrum og den internasjonale flyplassen, omtrent 23 miles mot nord. Fra utsiden ser det fortsatt ut som den statsdrevne gården den en gang var, men kikk gjennom vinduene på det gamle våningshuset, og du vil se rom fylt med banebrytende laboratorieutstyr.
I en nyere bygning på baksiden av gården drar Barbara Kessler av seg joggeskoene og sprayer de bare føttene og hendene med antiseptisk middel. Den tøffe veterinæren går over en teipet linje i dusjrommet, og etterlater seg alt hun kan fra omverdenen: klær, klokke, øredobber. Hun skrubber kroppen og håret – et surt snitt, så det er lettere å håndtere disse hyppige vaskene.
Etter dusjen finner hun størrelsen sin blant de pene stablene med medfølgende klær og drar på seg et par svarte bukser, en rød skjorte og svarte Crocs. Utenfor garderoben legger hun til en sort strikket lue for å forhindre at selv det kortklippede håret overfører bakterier, og går så skritt ned gangen til støvelrommet, hvor hun går forsiktig inn i knehøye gummistøvler som er kraftvaskede etter hver bruk.
GLAD VANCON
Alle disse forholdsreglene er for å beskytte dyr som ikke er kjent for sin renslighet: griser. Og med en gang Kessler åpner døren til innendørspennene, er lukten umiskjennelig. Det er tross alt en grisesti.
Når Kessler låser opp en penn for å vise frem beboeren, vandrer en ung purke ut og begynner å utforske. Som andre griser her, er purken navnløs, så omsorgspersonene hennes vil ikke bli for knyttet. Hun må lokkes tilbake bak en metallport. For det utrente øyet oppfører hun seg og ser ut som en hvilken som helst annen gris, men mindre.
Det er hva som er inne i dette dyret som betyr noe. Kroppen hennes har blitt gjort litt mindre grisaktig, med fire genetiske modifikasjoner som gjør at organene hennes mer sannsynlig blir akseptert når de transplanteres til et menneske. Hvis alt går etter planen, kan hjertet som pumper inni en gris som dette en dag slå i stedet i en person.
Ulike typer vev fra genmodifiserte griser blir allerede testet på mennesker. I Kina har forskere transplantert insulinproduserende pankreasøyceller fra genredigerte griser til personer med diabetes. Et team i Sør-Korea sier de er klare til å prøve å transplantere grisehornhinner inn i mennesker, så snart de får myndighetenes godkjenning. Og ved Massachusetts General Hospital kunngjorde forskere i oktober at de hadde brukt genredigert griseskinn som et midlertidig sårdekke for en person med alvorlige brannskader. Hudplasteret, sier de, fungerte like effektivt som menneskehud, som er mye vanskeligere å få tak i.
Men når det kommer til liv-eller-død-organer, som hjerter og lever, må transplantasjonskirurger fortsatt stole på menneskelige deler. En dag, går drømmen, vil genmodifiserte griser som denne purken bli skjært opp, hjerter, nyrer, lunger og lever blir sendt til transplantasjonssentre for å redde desperat syke pasienter fra døden.
I utkanten av München, Tyskland, avler forskere ved Center for Innovative Medical Models Facility ved Ludwig-Maximilians University opp med genetisk modifiserte griser, i håp om å til slutt bruke organer fra deres etterkommere til menneskelige transplantasjoner. Laetitia Vancon
Babyens død Fae
I dag i USA, 7300 mennesker dør hvert år fordi de ikke kan finne en organdonor – to tredjedeler av dem i mangel av en nyre . I mange tilfeller er det eneste håpet andres tragedie: en ulykke som dreper noen hvis organer kan høstes.
Kirurger som lette etter en annen kilde til organer så først på aper, fordi de er de dyrene som ligner mest på oss. I 1984 fikk en liten jente kjent som Baby Fae et bavianhjerte, men døde 20 dager senere , etter at immunsystemet hennes angrep det. Baby Faes korte liv og raske død fikk global oppmerksomhet; mange fordømte ideen om å drepe våre nærmeste dyreslektninger for å redde oss selv. An meningsinnlegg av en kardiolog i Washington Post beskrev prosedyren som medisinsk eventyrlyst. En annen, i Journal of Medical Ethics , ble overskriften Baby Fae: A beastly business.
Så, på 1990-tallet, vendte forskere og bioteknologiselskaper seg til griser som den foretrukne giveren. Siden vi spiser griser (120 millioner av dem i året alene i USA), virket det mindre moralsk belastet å ta organene deres for mange. Vitenskapelig er organene deres omtrent av riktig størrelse, med lignende anatomi, og griser når voksen alder på omtrent seks måneder - mye raskere enn primater. Men det oppsto et problem: griser har virus som kan gjøre hoppet til folk. Dessuten, med den enkle genteknologien som var tilgjengelig på den tiden, varte de transplanterte organene ikke lenge da de ble testet i aper. De var rett og slett, genetisk sett, for fremmede.
Når det gjelder liv-eller-død-organer, som hjerter og lever, må transplantasjonskirurger fortsatt stole på menneskelige deler.
Mer enn to tiår senere har fremskritt innen genteknologi gjenopplivet utsiktene til såkalte xenotransplantasjoner. Den heteste kilden til debatt på feltet: nøyaktig hvor mange genredigeringer som trengs hos griser som disse for å overvinne artsbarrieren. Et godt finansiert amerikansk selskap, eGenesis, som leder more-is-better-leiren, sier at de har gjort et tosifret antall endringer på grisene det oppdrar med et søsterselskap i Kina.
Tyskerne ved München-anlegget er i less-is-more-leiren. Grisene de jobber med har tre viktige genetiske modifikasjoner som opprinnelig ble gjort for mer enn et tiår siden – alle designet for å hindre bavianer og mennesker fra å avstøte organene deres. Å slå ut et gen som produserer et sukker kalt galaktosyltransferase forhindret mottakerens immunsystem fra umiddelbart å avvise et organ fra en annen art. Den andre endringen la til et gen som uttrykker human CD46, et protein som hjelper immunsystemet til å angripe fremmede inntrengere uten å overreagere og forårsake autoimmun sykdom; den tredje introduserte et gen for et protein kalt trombomodulin, som forhindrer blodpropp som ellers ville ødelegge det transplanterte organet.
Et mindre antall redigeringer kan kontrolleres og måles bedre, og effektene deres er lettere å dokumentere, sier Eckhard Wolf, som driver denne tidligere statsgården i utkanten av München, nå kalt Center for Innovative Medical Models. Hvis noe går galt, som ofte skjer ved xenotransplantasjon, vil det være klart hvor problemet ligger. Med flere redigeringer kommer flere potensielle problemer. På et tidspunkt er du i en situasjon du ikke aner hva en ekstra genmodifikasjon gjør, sier han.
Størrelsen på en hjerte
I 2018 ble hjertene til griser fra München-senteret transplantert til 14 bavianer. To av apene overlevde i seks måneder, det lengste noe dyr har levd med hjerte fra en annen art. I en rapport i Natur desember i fjor beskrev de tyske forskerne deres prestasjon som en milepæl på veien mot klinisk hjerte-xenotransplantasjon.
Veterinær Barbara Kessler viser frem anleggets yngste smågriser. Laetitia Vancon
Av de fem første bavianene som fikk et grisehjerte, døde fire i løpet av en dag eller to, og da den femte døde etter en måned, var hjertet sykt. I det neste partiet med bavianer, oversvømmet Wolfs samarbeidspartner Bruno Reichart, en pensjonert hjertetransplantasjonskirurg, organet med næringsstoffer, hormoner og røde blodlegemer fra det ble fjernet fra grisen til det var fullt funksjonelt hos mottakerdyret. Tre bavianer behandlet med denne tilnærmingen levde i 18, 27 og 40 dager.
De siste fem bavianene hadde samme prosedyre, men ble også holdt på et immundempende medikament. To levde i 182 og 195 dager, men de måtte avlives i fjor da de fortsatt var i god helse, fordi det var så utfordrende å fortsette anti-avvisningsterapien. Det er ikke praktisk å la en intravenøs linje ligge i en bavian i mer enn seks måneder. Men det er heller ikke en enkel ting å overbevise en bavian om å ta narkotika. Som små barn motstår de å drikke noe som lukter medisiner.
Reichart sier at han jobber med et bedre leveringssystem som vil gjøre det mulig for bavianene å holde seg på anti-avvisningsmedisinene i minst et år - den tiden han sier er nødvendig for å bevise at xenotransplantasjon er klar til å bli testet på mennesker.
Midtveis i bavianstudien deres la imidlertid Wolf og Reichart merke til et uventet problem: hjertene, høstet fra unge griser for å sikre at de var små nok for bavianer, fortsatte å vokse som om de fortsatt var bestemt til å holde i live en 600-pund ( 270 kilo) gris. Det transplanterte hjertet veide 62 % mer enn et typisk bavianhjerte: massiv hjerteovervekst, da deres papir beskrev det. I bavianene fortrengte de nye hjertene andre essensielle organer og forårsaket i noen få tilfeller dyrets død.
Etter å ha dusjet, vasket håret og tatt på seg sterile klær, kikker Kessler inn i et rom som huser forskningsgrisene.
På griseanlegget viste Kessler meg Wolfs løsning på dette problemet: to søsterpurker, laget med enda en CRISPR-genredigering. Forskere har slått av dyrenes veksthormonreseptor-gen (GHR), som etterlater dem omtrent halvparten av vekten til en typisk gris. Begge tipper vekten til omtrent 175 pund (79 kg), sammenlignet med nesten 400 pund for en vanlig purke. Den gravide søsteren sto på andre siden av gangen, alene i en penn vendt mot veggen. Metallstenger hindret henne i å legge seg mot veggene – en forholdsregel for å beskytte smågriskullet. Selv om hun ble avlet opp med en hanngris i full størrelse, skulle omtrent halvparten av avkommet hennes mangle GHR-genet sitt.
Kostnaden for å spare til liv
Det er ikke billig å lage en genredigert gris og deretter heve den til standarden som kreves av US Food and Drug Administration og andre byråer som vil regulere gris-til-menneske-transplantasjoner rundt om i verden. Kessler og hennes kolleger kloner griseembryoer ved å legge ønsket genetisk materiale i egg som er samlet inn mandager og tirsdager fra et lokalt slakteri. For å minimere bakterier, må hver ny linje med griser starte med å unnfange dyret i en laboratorieskål, levere det med keisersnitt og skille det fra moren ved fødselen. Senere bakteriefrie generasjoner krever ikke så mange forholdsregler og koster bare rundt 10 ganger prisen for å oppdra en gris for bacon og svin, sier Kessler.
Omtrent 120 genredigerte voksne griser og 150 smågriser bor på denne grisefarmen (en av bare en håndfull over hele verden), men selv den har ikke råd til å oppdra griser til standarden som vil være nødvendig før et organ blir transplantert inn i en person. Wolfs statlige bevilgning vil ikke dekke kostnadene for HEPA-filtre for å rense luften i alle rom i griseanlegget, eller for å bestråle de spesielle vegetariske fôrpelletene som er fraktet inn. holde villsvin – og deres bakterier – borte fra eiendommen.
Forsker Kurome Mayuko forbereder seg på å jobbe med griseembryoer, og introduserer genredigeringer som forhåpentligvis vil gjøre deres transplanterte organer mer akseptert av mennesker. LAETITIA VANCON
Reichart sier at han bare trenger finansiering for å fullføre en ny prøve, og holde bavianer i live i et helt år med grisehjertet, før han er klar til å teste dem i mennesker. Også andre grupper nærmer seg. I Florida sier transplantasjonskirurgen Joseph Tector, nylig flyttet til University of Miami, at han bare trenger tid til å bygge et griseanlegg som Wolfs eneste strengere, og så er han klar til å teste grisenyrer hos mennesker. University of Alabama-Birmingham har et griseanlegg for å støtte kliniske transplantasjoner, med eksperter som ser på både hjerter og nyrer. Deres første kliniske forsøk med xenotransplantasjon kan være hos babyer født med medfødte hjertemisdannelser. Et grisehjerte kunne tjene – som håpet for Baby Fae – en bro til de kan motta et menneskehjerte.
Reichart sier at han ikke gjør det trenge å være den første til å lykkes med en xenotransplantasjon. Men han tror han sannsynligvis vil være blant de første, siden han er så nær. Etter flere tiår med forskning, kan grisene i laboratoriet i München bare være de som lar kirurger bryte artsbarrieren.