Ксенотрансплантация

Ксенотрансплантация (от . Греч Ξένος – «чужой» и трансплантация – “перенос”), или межвидовая Трансплантация – Трансплантация Органов , тканей и / или клеточных органоидов от организма одного биологического вида в организм или ЕГО другого биологического мире забавных животных часть вида.

История

Один из первых экспериментов по Были проведены ксенотрансплантации в конце 19 в Шарле Броун-Секаре и, в начале 20 в – Сергей Воронова .

В 1984 году была проведена пересадка сердца бабуина новорожденной Бэби Фэй . Сердце бабуина было использовано из-за того, что не было времени, чтобы найти подходящее человеческое сердце. Предполагалось свернить его на человечны. Однако через 21 день девочка умерла из-за отторжения [1] .

В отдельных странах предлагается запретить подобные технологии. Например, в проекте закона «О донорстве органов человека и их трансплантации», опубликованный Минздрав Россия осени 2014 года запрещается оба возможный вариант ксенотрансплантация: как пересадка органов животных человека, так и пересадка органы человека животное [2] . По данным РИА Новости от 2009 года, количество производимых в стране внутривидовых трансплантаций органов «в сотни раз ниже потребности в данных операциях.» [3]

Источники и объекты ксенотрансплантации

Идет речь о Обычно ксенотрансплантациях от наиболее дешёвой в получении и близкий по размеру К иммунологический модифицированному человеку свинья [4] [5] [6] или от высших приматы , близкий генетически, но сложный в содержании и разведение. Так, например, китайские ученые разрабатывают генетически модифицированные свинок, органы которых можно будет пересаживать человеку [7]

Реакция организма на ксенотрансплантацию

Ксенотрансплантация остаётся невозможной и неосуществимой при нынешнем уровне развития трансплантологии . Очень сильная ПРИ Даже иммуносупрессия организм реципиент ксенотрансплантат от свиньи Не в организме выживает человек в результате сверхостроя Реакции отторжения , сопровождающийся массивный гемолиз , агглютинация эритроцитов и тромбоциты и множественный тромбоз сосудов пересаженного ксенооргана.

Пути использования ксенотрансплантации в медицине

Механически функциональные трансплантаты

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 клетки может быть удалены путая химическая обработка (например, растворы содержащего додецилсульфата натрия (SDS) и Тритон Х-100 ) и Обработка ультразвук [8] . приводящей к удалению клеток. Однако, процессы, используемая для удаления клеток и антигены, часто повреждает внеклеточный Матрикс (ECM) , ткань, делая трансплантат непригодного для имплантации из-за плохим механические свойства [9][10] . Поэтому следует тщательно подбирать метод удаления антигенов так и по возможности сохранить архитектуру и механические свойства ткани.

Освобожденные от клеток животного подложки и гидрогели

Достижения в Области перепрограммирования соматических клеток пациентов в ИПСКЕ и последующая дифференцировка : их в Необходимом стволовых клетках возродили интерес К органам и тканей получаемой от животных, но уже , для Использования : их в Качестве освобожденной от клеток животного подложки , для заселения клеток пациента [11] [12] [ 13] [14] . Процесс заселения клеток пациента на подложку, как показали исследования, хотя это и сложней, желательно проводить в пробирке до трансплантации пациенту, а не в естественных условиях : Чтобы Предотвратить Риск тромбоза и кальцификации [15] .

С 2018 медиками планируют британские года использовать освобожденный от клеток животного взятый у подложки свиней для пересадки дети старше Телосложения : два месяцы, с врожденным пороками развитие, с очередью первую в тяжелых случаях врожденной атрезия пищевод . Свиные подложки будет предварительно заселена стволовые клетки младенец, которому запланирована пересадка. Подготовки Процесс сам трансплантата путем выращивания на нем клеток реципиента будет занимать Порядка двух месяцев . Предполагаемая стоимость такой операции составляет 125 тысяч долларов [16] .

Генетически Модифицированная свинья Может быть использована для выращивания ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ Органов и тканей [5] .

Ещё в начале 1970-х годов в лаборатории Полежаева Л. В. довольно успешные предприняты попытки лечить Были обширные Повреждения мышц путём индукции регенерации с помощью имплантации в зону Повреждения некротизированной ткани [17] . Используя аналогичный подход, некротизированную ткань заменив но на очищенный от клеток Следующий фрагмент внеклеточного матрикса , полученного из мочевого пузыря свиньи, Активировать Собирается Удалось исследователям пациентов Процесс регенерации мышц и приостановить Процесс образования рубцовой ткани [18] .

Кристман с соавт. активации процессов метод разработали регенерации сердечной мышцы после инфаркта миокарда , основанный на инъекции в зону поражения гидрогеля, полученного из внеклеточного матрикса свиного миокарда. Такой гидрогель способствует процессам восстановления, создавая подложку для роста новой ткани [19] [20] . Использован был подход и , для Аналогичного лечения повреждений вызванной ишемии ПРИ заболевания периферических артерии [о] [21] [22] .

Животные, генетически модифицированные для преодоления отторжения

Из Главных Одним достижений в Области генной инженерии тканей свиней является Синтеза Отключение альфа -1,3-галактозы. Этот углевод ПРИ ксенотрансплантации вызывает запуск мощной иммунной Реакции человеческого организма направленной на немедленное , в течение нескольких минут, уничтожение свиного трансплантата [23] [24] , поскольку люди и другие приматы, в отличие от прочих млекопитающих, свиней в том числе, не способны синтезировать этот углевод из-за генетической инактивации фермента альфа-1,3-галактозилтрансферазы вследствие двух эволюционно закрепленных мутаций [25], Собирается воспроизведения Путём с помощью свиней генной инженерии йорки же : самой мутации , что произошла, естественно, в процессе эволюции у человека, удалось создать линию свиней у которых фермент альфа-1,3-галактозилтрансфераза был нокаутирован(GTKO свиней) [26] . Такая модификация хотя замедлил Процесс отторжения исключить ЕГО ПРИ использование GTKO свиней не удался. (Выяснилось что есть ещё несколько вызывающих отторжение различий, в частности N-гликолилнейраминовая кислота . Англ  N-гликолилнейраминовой кислоты ) и β1,4 N-ацетил галактозаминилтрансфераза ( . Англ  Acetylgalactosaminyltransferase – B4GALNT2). Поэтому были получены линии свиней с двойным нокаутом, которые не способны к синтезу ни альфа-1,3-галактозы, ни N-гликолилнейраминовой кислоты [27] , а также свиньи линии GGTA1 / CMAH / β4GALNT2 КО с нокаутом сразу всех трех генов, при Органы от пересадки которых человек будет Предположительно НЕ выраженная Реакция отторжение [28] [29] [30] .

Некоторые надежды вселяют также эксперименты по изменению генома свиньи так , чтобы её клетки начали синтезировать на своей Поверхности гликопротеин CD47 человека и, благодаря этому, уже не воспринимались иммунной системой человека как чужаки [31] , и эксперименты по изменению генома мыши так, чтобы её клетки начали синтезировать на своей поверхности SIRPα человека и стали толерантными к трансплантатам человеческих клеток [32] , что позволит выращивать Органы человека как “запчасти” животных организме в и подобно методам переливания крови спас т миллионы жизней.

Перспективным подходом к лечению сахарного диабета 1-го типа у человека является трансплантация островковых клеток Лангерганса . Найти человек Поскольку способный стать донором трансплантатов : такой очень : сложны , ученые предложили использовать для лечения инкапсулированного свиные островков. Однако этот метод существенно ограниченно из-Того что за мембрана НЕ с нами Капсула позволяет клетки Достаточно быстро Состояние на глюкозе реагировать секрецию инсулин , затрудняет обеспечение клеток островка кислорода и питательные вещества, Может привести что к гипоксии и даже некроз островки [33] . И здесь на помощь могут прийти мульти-трансгенные свиньи, островки которых нет надобности инкапсулировать, поскольку они не отторгаются иммунной системой человека[34] [35] [36] . В опытах на обезьянах с диабетом, которые получили свиные островки от трансгенных животных линии GTKO / hCD46 / hTFPI / CTLA4-Igинсулиновая независимость продержалась более 1 года [34] . Островковых клеток Пересадки в свиней из полисахарида капсуле, по сообщению производителя, разрешены в России в 2010 году после испытаний с 2007 года на 8 пациентах в Склифосовского Московский научноисследовательский институт [37] [38] .

Австралийская фирма отметила успех клинических испытаний на пациентах, страдающим болезнью Паркинсона, NTCELL® препарата, который представляет собой капсулу с альгинатным покрытием, кластеры клеток содержащую сосудистого сплетения у взятых новорожденного поросенка . После трансплантации NTCELL функционирует как биологическая фабрика, производящая ростовые факторы, способствующие устранению вызванной болезнью дегенерации нервов [39] [40] .

Животные-модели систем человека

Регенеративной Развития для 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, как иммунная так система человека и мыши Существенно Отличаются . Эта ситуация Есть из Выхода : Стал так называемая разработку гуманизированной мыши с функциональным иммунной системой человек. Чтобы сделать это, биологи взяли иммунодефицитных лабораторных мышей трансплантировали им и ткань тимуса человеческого, а Также гемопоэтические стволовые клетки Того же донора. Мыши позволяет исследовать Такие причинами по дифференцированным клеткам которым из получаемого ИПСКА человека, за редкими исключениями, все же отторгается его же организм[41] . 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 [42] . Кроме того, приживления оптимального достижения для трансплантированных ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ кроветворных стволовых клеток ,иммунодефицитным мышкам Дополнительно внедрили мутацию природную рецептора Kit . Позволило обойти это два основных препятствие для трансплантации: система реципиент иммунных и отторжение вотсутствии костного мозгреципиента (мыши) свободная ниша – пространства для стволовых клеток донор (человек). Модели Новой Этой В стволовые клетки крови человека могут размножаться и дифференцироваться во все Типы клеток крови. При этом, клетки могут стволовые быть сохранены в мышке в Течение работы более длительного периода времени по сравнению с ранее существующими “гуманизированными” моделями мышей [43] [44], К сожалению, трансплантаты костного мозга человека в этой, и в как других подобных мышиных моделях НЕ способны к дифференцировке в полноценной эритроцитарные клетки крови человека – поскольку в этих моделях по НЕ хватает прежнему сигнала для завершения эритропоэза как в организме человека . Аналогичные эксперименты вскоре можно будет воспроизвести на мутантных поросятах, такие как, например, модифицированный по два аллелям свиней – RAG2 мутанты, у которых либо пойти тимус , либо он не развито [45] , что позволяет использовать : их в Качестве модели люди пациенты с аналогичным иммунодефицитом и для тестирования безопасности и регенеративная способность трансплантатов, полученный из плюрипотентных клеток.

Выращивание человеческих органов и тканей в организме животных

В Японии в лаборатории профессора Накаучи сумели вырастить, путём инъекции стволовых клеток в бластоцисту , панкреатическую железу крысы и чужеродные почки в организме мыши [46] [47] , а Топ Все пытаются выращивать человеческие Органы в организме свиней [48] [49] [50] [51] . Для этого в зародыше свиньи выключается ген, Развитие определённого за ответственный и органа подсаживают ИПСК человека [52], Хотя ИПСК человека генетически чужие, они не отторгаются эмбрионом свиньи, так как его иммунная система еще не развита. Предполагается, человеческие клетки что подчиняясь исходящим химическим сигналам от свиного эмбриона и развиваться Будут Показать подробную заполнят опустевшую нишу , ВМЕСТО отсутствующих образуя свиных клеток ткани и соответствующие Органы эмбриона . При развитии такой эмбрион превратится в обычную свинью, за исключением того, что один из Органов её в генетическом отношении будет органом человека от которого получены ИПСК [53] [54] [55] или же, так называемые, регион-специфические плюрипотентные стволовые клетки ( “область-селективная плюрипотентные стволовые клетки” – rsPSCs) [56] [57], А это, возможно, снимет проблему отторжения пересаживаемых органов, с которой сталкивается сейчас трансплантология [58] [59] . Сотни тысяч людей во всем мире, ожидающий новая почка, печень, сердце или легкий для пересадки, может стать получателями новенького органов, которым не угрожает реакцию отторжения, что они Потому выращены из Будет Показать подробный: их собственные клетки .

Для освоения этой методики выращивания человеческих органов в организме свиньи или козы, надо преодолеть ряд проблем. В частности, возможность «засорения» такая человеческий орган другие типов свиные клетки, такая как, например, клетка кровеносные сосуды. Не исключено также, что поверхность клеток человека может быть таким образом модифицирована внеклеточными ферментами эмбриона свиньи, что выращенный орган станет чуждым человеческому организму и будет им отторгнут.

Сделать организм : Чтобы свиньи для выращивания пригодной ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ Органов в ном , с помощью технологии генного редактирования CRISPR / cas9 , инактивировало 62 эндогенного ретровируса , в геноме встроенный и свиньи представляющий потенциальная опасность инфицирование человек . Кроме того было изменено более 20 генов, кодирующих белки, которые сидят на поверхности клеток свиньи, иммунную Вызвать способны и реакцию человека или Собирается спровоцировать свертывание крови с образованием тромбов [60], Животные могут такие быть использованы для выращивания Органов из клеток пациента . В скорой уже время в них можно будет выращивать для лечения диабета панкреатического из клеток железы кожи пациента перепрограммированный в клетках продуцирующий инсулин [61] .

Выращивание человеческой крови в организме животных

Нехватка донорской острая крови побуждает исследователей искать альтернативную замену . Будущем одним В из источников человеческой донорской крови Может стать кровь человека , выращенная в организме животного. Опыты по человеческой крови выращивания в организме гуманизированных мышей линия NSGW41 показали, что эритро-клетка человека мегакариоцитарного хорошо приживается в организме Этого мышей ; факторы роста, ответственные за пути дифференциации человеческих клеток, совместимы между видами и позволяют достичь в естественных условиях полного созревания тромбоцитов человека, а также получить содержащие ядро клетки-предшественники человеческих эритроцитов. Однако в крови животного эти клетки не накапливались, поскольку их уничтожали макрофаги [62] .

Ксенотрансплантация опухолей человека в организм животных

Для разработки методов лечения онкологических заболеваний, путей Развития изучения и метастазов механизмов генетической эволюции опухоли Широко Используется метод PDX ( англ.  Пациент полученных ксенотрансплантата ) моделей (иногда называемый также PDTX методом ). Способ заключается этот в непосредственном переносе путём трансплантации первичных опухолей от пациента в организм иммунодефицитных мышей , позволяет воспроизвести что Особенности злокачественных опухолей человека на животных -моделях [63] [64] [65] [66] [67] [68] .

Гуморальная терапия клетками животных эмбрионов

Черная горная овца может быть использована для терапии «свежими стволовыми клетками » (англ. Клеточная терапия Fresh )

Разновидностью ксенотрансплантации надо, очевидно, считать метод, так называемой, терапии «свежими» стволовыми клетками (англ. Fresh клеточная терапия ). Этот метод предложенный ещё в 1931 году Полом Нихансом ( Paul Ниханс ) – австрийским врачом, считается отцом : Который клеточной терапии , заключается в использовании клеток животных (из извлекаемых эмбриона или плода овцы ) в вводят : которые организм пациента с целью достижения эффекта ревитализации [69] [70] . Клетки животных разумеется НЕ способны встроиться в организм пациента , они ЕГО снабжают однако По гуморальными факторами, И активирует Оздоровление способствующего ЕГО иммунная система [71] . Связана терапия эта с определённым риском заразиться от животных некоторыми инфекционными заболеваниями . Так, например, группа туристов из США и Канады, проходивших ежегодные сеансы такой терапии в Германии, заразилась лихорадкой Q [72] .

Гуморальная терапия инкапсулированных клетки животные

Способность Уникальная хемокина SDF-1 (CXCL12 называемого также) способствовать выживанию клеток, также отталкивать эффекторные а Е Кнопка-клетки и привлекать регуляторные Е Кнопка-клетки Может быть использована , для Защиты трансплантированных гормон-продуцирующих (эндокринных) клеток ксеногенного происхождения. Этого эти для скопления клеток покрывает защитная оболочка состоящий из геля содержащего CXCL12. Так, например, Лангерганса взятые островки поросенок и Собирается покрытый гель с CXCL12 и функционировал Успешно НЕ отторгнута в Был организм Собирается мыши [73] . Были использована технология для лечения аналогичной : болезни Паркинсон инкапсулированных клетокпоросенка, продуцирующая спинномозговая жидкость , : Которая питает и очищает мозг от токсичных Продуктов метаболизм [74] , а также взятая у свиной клетки сосудистого сплетение – мозговая структура, : Которая продуцирует коктейль из множества факторов Рост и сигнальные молекулы , необходимая для поддержания здоровья нервных клеток [75 ] .

Технологии инкапсуляции подробно описаны в обзоре [76] . В качестве материала для инкапсуляции обычно используют модифицированный альгинат [77] [78] .

Межвидовый перенос ядерных соматических клеток (iSCNT)

Ксенотрансплантации разновидностью Одной Ещё является межвидовый перенос ядер соматических клеток (iSCNT) одного биологического вида в яйцеклетки другого вида. Так, например, Гупта с соавторами [79]исследовали Возможность получения клонированных эмбрионов путём межвидового переноса ядер из соматических клеток крупного рогатого скота , мышей и курицы в энуклеированные ооциты свиней. Поддержать Развитие Удалось эмбрионов в Им Для: таких до пробирке Стадии бластоцисты, Другой В работе В ооциты овцы Были использованы , для перепрограммирования соматических клеток ядер взрослого человека до эмбриональной обратно Возраст Стадии [80] . Может теоретически технология быть использована Такая , для восполнения дефицита ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ооцитов ПРИ получении индуцированных стволовых клетокметодом SCNT для регенеративной медицины [81] . Методом iSCNT удалось возродить исчезнувший с 1983 года вид лягушки [82] . Этого её для Генетический материал в яйцеклетки перенесли другого вида живых лягушек .

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *