Orgány z prasete pro lidi
Čeští chirurgové, kteří jsou na světové špičce v transplantacích orgánů nemocným lidem, dobře vědí, jak často pacienti marně čekají na vhodný orgán od zemřelého dárce. Jednou by jim však mohl život zachránit vhodný orgán z prasete.
Mezinárodní tým pod vedením George Churche odstranil jedno z hlavních rizik, která zatím hrozí, pokud lékaři nahradí selhávající lidské orgány těmi, jež vyoperují z prasete.
„Jsou to zřejmě geneticky nejmodifikovanější zvířata na Zemi,“říká o prasatech držených ve stájích americké společnosti eGenesis její vědecký ředitel Luhan Yang. Na první pohled zcela normálním čuníkům vědci vystřihli z dědičné informace celkem pětadvacet úseků. Ty se dostaly do DNA předků dnešních domácích prasat před miliony let, poté, co se zvířata nakazila viry.
Předci prasat infekci přežili. Virus jim však pronikl do pohlavních žláz a tam zabudoval svou dědičnou informaci do spermií či vajíček. Virová dědičná informace se tak stala nedílnou součástí prasečího genomu. Těmito viry se prasata nenakazí. Genetickou instrukci pro jejich produkci dědí od svých rodičů společně se všemi prasečími geny. V průběhu evoluce se dědičná informace mnoha virů v genomu prasat rozpadla a zbyl z ní jen jakýsi „genetický šrot“. Na pětadvaceti místech si však udržela perfektní kondici a v prasečích buňkách se podle ní vytvářejí funkční viry.
Prasata z eGenesis mají tyto takzvané prasečí endogenní retroviry spolehlivě zneškodněné. Díky tomu ubyly vrásky na čele vědcům, kteří se už dlouho snaží vyřešit jeden z klíčových problémů transplantační medicíny.
Čekání na dárce
Transplantační medicína zápolí s neustálým nedostatkem vhodných orgánů od dárců. Na operaci zachraňující život čekají tisíce těžce nemocných. Mnozí se jí nedožijí. Vědci se už proto několik desetiletí zabývají myšlenkou nahra- dit pacientův selhávající orgán orgánem zvířete.
Zpočátku byly transplantovány orgány šimpanzů, protože ti jsou člověku blízce příbuzní. Šimpanzích orgánů ale nikdy nebylo dost, a navíc jsou tito lidoopi zdrojem smrtelně nebezpečných virů. To vedlo vědce k myšlence využít pro transplantace orgány prasat. Bohužel, imunitní systém člověka reaguje na kontakt s prasečími buňkami tak bouřlivě, že transplantace nepřipadá v úvahu. Prasečí orgán je poničen tak rychle, že by ho chirurgové nestačili pacientovi ani přišít.
Bylo jasné, že do hry musí vstoupit genoví inženýři, kteří prasata „polidští“. Nadšeně se pustili do práce už v devadesátých letech. Využívali dvě strategie. Na jedné straně „vystřihávali“prasatům z dědičné informace geny, které stojí v pozadí „alergie“lidského imunitního systému na prasečí buňky. Na druhé straně vnášeli do dědičné informace prasat lidské geny, které působí na imunitní systém člověka „konejšivě“.
Vědci doufali, že orgány z takto geneticky modifikovaných pra- sat člověk přijme, když jeho imunitní systém částečně utlumí léky. Počítali s tím, že prasečí orgán nemusí zůstat v těle pacienta dlouho. Někdy by stačilo, aby pacient s prasečím orgánem přežil kritické období a dočkal se transplantace lidského orgánu.
Ústup a návrat xenotransplantací
Dostatečné genetické „polidštění“prasete se ukázalo jako tvrdý oříšek. Nad projekty xenotransplantací – tedy transplantací zvířecích orgánů lidem – se navíc vznášela hrozba v podobě prasečích endogenních retrovirů. Prasatům tyto „dědičné“viry nevadí. Jak by ale poznamenaly člověka?
Lékaři věděli, že například při překrývání rozsáhlých popálenin štěpy prasečí kůže endogenní retroviry do těla pacientů nepronikají. Při transplantacích prasečích jater, ledvin či srdcí je riziko vyšší.
Odstranění několika desítek endogenních retrovirů z dědičné informace prasete se zdálo být za hranicemi možností genového inženýrství. I to byl důvod, proč velké farmaceutické firmy začaly v prvních letech 21. století výzkum xenotransplantací opouštět. Až nástup nové revoluční techniky genového inženýrství označované zkratkou CRISPR-Cas9 způsobil zásadní obrat. Najednou bylo možné provádět na zvířecích buňkách hned několik zásahů najednou. Metoda pracuje s vysokou spolehlivostí. K zásadnímu průlomu při xenotransplantacích ji nyní využili i vědci z eGenesis, které vede harvardský biolog George Church.
Odstraněná hrozba
Church a jeho spolupracovníci potvrdili, že prasečí endogenní retroviry představují hrozbu. V laboratorních podmínkách pronikají do lidských buněk a zabudují své geny do jejich dědičné informace. Následky mohou být fatální.
Vědci se proto rozhodli vystřihnout z DNA prasečích buněk ty části, které endogenní retroviry potřebují pro své množení. Nebylo to jednoduché, protože prasečí DNA byla v jednom okamžiku rozstřihána na mnoha místech a v tomto chaosu buňky umíraly. Church s kolegy proto dodával upravovaným buňkám důmyslně namíchaný koktejl „uklidňujících“molekul.
Teprve potom vědci získali buňky, které měly prasečí endogenní retroviry vyřazeny z činnosti. Potvrdily to testy, při kterých se od těchto buněk už nenakazily společně kultivované lidské buňky.
Poté přišli ke slovu Churchovi čínští spolupracovníci, kteří patří ke světové špičce v klonování prasat. Z buněk zbavených endogenních retrovirů naklonovali zvířata, jejichž endogenní retroviry jsou spolehlivě vyřazeny z činnosti.
Neznamená to, že se orgány těchto prasat už hodí pro transplantace lidem. K tomu musí být jejich dědičná informace ještě upravena tak, aby orgán po transplantaci nedráždil imunitní systém lidského příjemce. I tady však v posledních několika letech díky technice CRISPR-Cas9 nastal razantní pokrok. Xenotransplantace tak sice stále nejsou na programu dne, ale lidstvo se k nim výrazně přiblížilo a cíl se konečně zdá být na dohled.