Kirurgit siirtävät muuntogeenistä sian sydäntä

Askel askeleelta: Näin sian sydän pelastaa ihmisen elämän

Ihmiselle asennettiin ensimmäistä kertaa muuntogeenisen sian sydän. Ennen kuin sian elinten käytöstä siirteenä tulee rutiinia, tieteen on ratkaistava vielä useita ongelmia.

Ihmiselle asennettiin ensimmäistä kertaa muuntogeenisen sian sydän. Ennen kuin sian elinten käytöstä siirteenä tulee rutiinia, tieteen on ratkaistava vielä useita ongelmia.

UMMC

Kun David Bennett heräsi leikkauksesta Yhdysvalloissa Marylandin yliopistollisessa sairaalassa lauantaina 8. tammikuuta, hänen rinnassaan sykki geneettisesti muunnellun sian sydän.

57-vuotias mies sai ensimmäisenä ihmisenä muuntogeenisen eläimen elimen – ja oli yhä hengissä ensimmäisten kriittisten 48 tunnin jälkeen.

David Bennett sai sian sydämen

David Bennett (oik.) kärsi parantumattomasta sydänsairaudesta, ja kokeellinen siirto oli hänen ainoa mahdollisuutensa selvitä.

© UMMC

Leikkaus oli virstanpylväs. Sialta saatujen siirteiden ansiosta voitaisiin auttaa isompaa osaa niistä noin 143 000 eurooppalaisesta, jotka parhaillaan odottavat uutta elintä. Joka päivä elinsiirtolistoilta kuolee noin 18 ihmistä.

Niin kutsutussa ksenotransplantaatiossa käytetty lääketieteellinen tekniikka on vielä lapsenkengissään, ja edessä on isoja haasteita, ennen kuin siat ja muut eläimet voivat pelastaa tuhansien elinsiirtoa odottavien hengen.

1. Hoidettu: Elimistä on tehtävä yhteensopivia

Jotta eläimen elin voidaan siirtää ihmiselle, edellytyksenä on, että eläimen veriryhmä on samanlainen kuin ihmisellä, elin muistuttaa rakenteeltaan ihmisen elintä ja että se on kooltaan sopiva.

Aiemmin on tutkittu ehdokkaina simpansseja ja paviaaneja, mutta esteenä on ollut joko lajin uhanalaisuus tai elinten pieni koko. Sian sydän on monella tapaa hyvä ehdokas kooltaan ja muodoltaan, mutta sorkkaeläimillä elin sijaitsee eri paikassa kehoa kuin ja verenpaine on erilainen.

Yhtäläisyydet sian (vas.) ja ihmisen (oik.) sydämen välillä ovat niin suuria, että sian sydän sopii hyvin ihmiskehoon.

Tutkimus on ratkaissut joitakin haasteista muokkaamalla sian sydänten perimää niin, että ne toimivat kuin ihmisen sydämet.

David Bennettin rintakehässä olevan sian sydämen on kehittänyt Revivicor-yritys, ja sitä on muokattu muun muassa seuraavasti:

  • Sydämessä on estetty tietyn sokerin tuotanto, joka muuten aiheuttaisi hylkimisreaktion.
  • Sydämen kasvu on pysäytetty salpaamalla yksi geeni.
  • Sydän on saatu tuottamaan molekyylejä, jotka saavat ihmiskehon hyväksymään siirteen.

2. Hoidettu: Siirtoelin on pidettävä elossa

Sydämen läppien siirtäminen sialta ihmiselle on jo rutiinitoimenpide.

Kokonaisen sian sydämen siirto on virstanpylväs, joka ei olisi ollut mahdollista ilman uutta perfuusiokonetta, joka kierrättää sian sydämessä verta, poistaa solujen väistämättä tuottamia kuona-aineita ja hellii elintä muutenkin niin, että pitkäaikainen paine ei vahingoita sitä. Se pitää elimen elossa siirtoon asti.

3. Ei hoidettu: Immuunijärjestelmää harhautetaan lääkkeillä

Ksenotransplantaation suurin haaste on se, että ihmisen immuunijärjestelmä on erittäin tehokas.

Aiemmissa eläinsiirrekokeissa immuunijärjestelmä on hyvin lyhyessä ajassa tulkinnut uuden elimen uhaksi ja alkanut hylkiä sitä.

Hylkimisen ehkäisemiseksi kaikki elinsiirtopotilaat syövät lääkkeitä, jotka vaimentavat immuunijärjestelmän toimintaa. Toisaalta tämä altistaa infektiotaudeille, joista voi helposti muodostua tappavia.

Uusimmat hylkimisenestolääkkeet ovat parempia heikentämään puolustusmekanismeja vain sen verran kuin tarvitaan, mutta niiden annostelusta on erittäin vähän käytännön kokemusta. Ja toistaiseksi yksikään potilas ei ole elänyt kovin pitkään eläimeltä saadun siirteen varassa.

Näin elimistö hylkii siirtoelintä

Immuunijärjestelmä hyökkää aina elimistölle vieraiden aineiden, kuten siirtoelinten, kimppuun. Vaikka reaktio on luonnollinen ja yleensä hyödyllinen, se saattaa tappaa potilaan.

Valkosolu havaitsee vieraan elimen
© University of Pittsburgh School of Medicine

Vieras kudos on havaittu

Kun luovuttajalta saatu elin on siirretty elimistöön, immuunijärjestelmä arvioi sen tuttuutta ilmeisesti monosyyteiksi kutsuttujen valkosolujen pinnalla olevilla reseptoreilla.

Dendriittisolut johtavat hyökkäystä siirtoelintä vastaan
© University of Pittsburgh School of Medicine

Immuunisolut hyökkäävät elimen kimppuun

Jos monosyytit eivät tunnista elimen pinnan molekyylejä, ne kutsuvat paikalle muita immuunisoluja. Nämä niin sanotut dendriittisolut varoittavat tappajasoluja eli T- ja B-soluja.

T-solu hyökkää elimen kimppuun
© University of Pittsburgh School of Medicine

Elimistö hylkii elintä

Kun T- ja B-solut hyökkäävät, elimen soluja alkaa kuolla ja sen toiminta heikkenee. Kudos voi joutua kuolioon. Elimistö alkaa hylkiä elintä muutamassa tunnissa, viikoissa tai vuosissa.

David Bennett on vasta aloittanut eloonjäämistaistelunsa, ja hän saa kokeellista hoitoa, joka voi parantaa hänen mahdollisuuksiaan.

Marylandin yliopiston oma tutkimus osoittaa, että Bennett voi elää sian sydämen varassa jopa noin kolme vuotta.

4. Ei hoidettu: Eläinten elinten käytön etiikka

Leikkaus on kokeellinen, ja on vielä liian aikaista arvioida, selviääkö David Bennett sian sydämen avulla hengissä pitkään. Toistaiseksi hänen elimistössään ei näy kuitenkaan merkkejä hylkimisreaktiosta.

Sian sydän ennen siirtoa

Muuntogeenistä sian sydäntä pidettiin ennen siirtoa keinotekoisesti elossa.

© UMMC

Osa eettisistä kysymyksistä liittyy eläinten kohteluun. Esimerkiksi eläinoikeusjärjestö PETA on kritisoinut eläimiksi suhteellisen älykkäiden sikojen käyttöä ihmisen varaosapankkeina.

Pulmia aiheuttavat myös seuraukset eläimen elimiä saaneille ihmisille. Tutkijat pelkäävät esimerkiksi, että sian elimistä voi siirtyä tauteja ihmisiin – vaikkapa tähän asti tuntematon sikainfluenssa – tai että suhteellisen vähän kokeillut menetelmät voivat aiheuttaa vastaanottajille odottamattomia kipuja esimerkiksi silloin, jos siirre alkaa kasvaa leikkauksen jälkeen.

Toisaalta on myös potilaiden näkökulma: esimerkiksi David Bennett oli todettu liian sairaaksi saamaan elinsiirrettä ihmiseltä.

Niin kauan kuin eettisiä ongelmia ei saada ratkaistua, eläinten elimiä siirretään ihmisille vain kokeeksi. David Bennettin kohtalo voi tietysti olla omiaan muuttamaan tilanteen.