İlk kez domuzlardan organ nakli yapılıyor

Bir araştırma ekibi, başka bir türde insanlaştırılmış katı bir organ yetiştirmek için insan ve domuz hücrelerini birleştiren ilk kimerik embriyoyu başarıyla üretti. Domuz vekillerine nakledildiğinde, gelişen hümanize böbrekler %50-60 insan hücresi içeriyordu ve gebeliğin tamamlanmasından 28 gün sonra normal mimariye ve tübül oluşumuna sahipti.

Dünyanın dört bir yanındaki araştırmacı ekipleri tarafından uzun zamandır beklenen bu buluş, Guangzhou Biyomedikal ve Sağlık Bilimleri Enstitüsü’ndeki (Çin) bir ekip tarafından gerçekleştirildi. Bunlar arasında bakanlığın program direktörü İspanyol araştırmacı Miguel A. Esteban da var. bilimin. Çin teknolojisi ve üst düzey yabancı uzmanlar.

Önceki çalışmalarda domuz kanı ve iskelet kası gibi insan dokularını oluşturmak için benzer yöntemler kullanılmıştı ancak bu, başka bir türde ilk kez katı bir insanlaştırılmış organın yetiştirilmesiydi. Çalışma Cell Stem Cell dergisinde yayınlandı.

Son on yıldır İspanyol araştırmacı Juan Carlos Izpishua’nın ekibi bu yönde çalışıyor. Çalışması, fareler ve sıçanlar gibi görünüşte benzer ancak genetik olarak çok farklı iki tür arasında melezleme olasılığını ortaya koyuyor; bu da, sıçanlarda olmayan safra kesesi gibi fare organlarının gelişmesine yol açabilir.

Bu çizgiyi sürdürerek 2017 yılında Profesör Izpisua, Murcia Katolik Üniversitesi ile işbirliği içinde Cell’de başta domuzlar olmak üzere büyük hayvanlardaki ilk kimerik insan embriyolarını yayınladı. Bu türün dişilerine nakledildiğinde, İspanya’da yasal olarak devamı mümkün olmadığından, 3 haftaya kadar büyümelerine izin verildi. Ulusal Organ Nakli Servisi’nin kurucusu Raphael Matesans, Bilim Medya Merkezi’ne hiçbir organın oluşturulmayacağını çünkü amacın yalnızca insan hücrelerinin insan olmayan bir türe dahil edilebileceğini kanıtlamak olduğunu söyledi.

O zaman bile araştırmanın devamı açısından bazı ciddi sorunlara işaret edilmişti. Öte yandan, transfer edilen embriyoların yalnızca %1’inden biraz fazlası transfer edildiğinden bu tekniğin verimliliği düşüktür, bu da amacına göre çok düşük bir orandır. Öte yandan, domuzlarda böbreklerin ve diğer insanlaştırılmış organların geliştirilmesi, domuzların kendilerinin gelişmemesini gerektirir; bu da, nedensel genlerin baskılanması için özel manipülasyonlar gerektirir.

Bu yeni çalışma bu engellerin çoğunu çözmüş gibi görünüyor.

Domuz hücrelerinin insan hücrelerinden üstün olması ve domuz ve insan hücrelerinin farklı fizyolojik ihtiyaçları olması nedeniyle insan kök hücrelerinin domuz embriyolarına entegre edilmesi zor olmuştur. Guangzhou Biyomedikal Sağlık Enstitüsü’nden baş yazar Guangjin Pan, “Türler arası kimeraların son derece düşük verimliliğinin üstesinden gelecek bir mekanizma üzerinde çalışıyoruz” diye açıklıyor. “Hücresel rekabeti teşvik ederek türler arasında kimera oluşumunu kolaylaştıran bir çift temel faktör belirledik.”

“Metodumuz, insan hücrelerinin alıcı dokulara entegrasyonunu geliştiriyor ve domuzlarda insan organlarının büyümesini sağlıyor” diye yazıyor. Guangzhou Biyotıp ve Sağlık Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi ve Wuyi Üniversitesi’nden çalışmanın baş yazarı Liangxue Lai, şu ana kadar diyor.

neden böbrek?

Bilim insanları böbreğe odaklandı çünkü böbreğin ilk gelişen organlardan biri olması ve aynı zamanda insanlarda en sık nakledilen organ olması nedeniyle.

İlk olarak araştırmacılar domuz embriyosunun içinde bir niş oluşturdular, böylece insan hücreleri teknoloji için domuz hücreleriyle rekabet etmek zorunda kalmayacaktı. Böbrek gelişimi için gerekli olan iki geni silmek üzere genetiği değiştirilmiş tek hücreli domuz embriyolarını düzenleyen CRISPR gen düzenlemesi.

Daha sonra insan pluripotent kök hücrelerini (herhangi bir hücre tipine dönüşme potansiyeline sahip hücreler) apoptozu geçici olarak kapatacak şekilde değiştirdiler, böylece onların entegre olmasını daha kolay hale getirdiler ve kendi kendini yok etmeye daha az eğilimli oldular. Daha sonra onları özel bir ortamda yetiştirerek “saf” hücrelere, erken insan embriyonik hücrelerine benzeyen hücrelere dönüştürdüler.

Son olarak, gelişmekte olan embriyoları dişi domuzlara aktarmadan önce araştırmacılar, kimeraları hem insan hem de domuz hücrelerine benzersiz besinler ve sinyaller sağlayacak şekilde optimize edilmiş koşullar altında yetiştirdiler. Bunun nedeni, bu hücrelerin sıklıkla farklı ihtiyaçları olmasıdır.

Araştırmacılar toplam 1.820 embriyoyu 13 taşıyıcı anneye aktardı. 25 veya 28 gün sonra gebelikler sonlandırıldı ve kimeraların insanlaştırılmış böbrekler üretip üretemediğini değerlendirmek için embriyolar toplandı.

Toplam 5 kimerik embriyo (implantasyondan 25 gün sonra 2 ve implantasyondan 28 gün sonra 3) analiz edildi ve böbrekleri yapısal olarak normaldi ve gelişim aşamasına bağlı olarak %50-60 insan hücrelerinden oluşuyordu. Doğrulandı

25-28. günlerde böbrekler mezonefrik aşamadaydı (böbrek gelişiminin ikinci aşaması). Sonunda böbrekleri ve mesaneyi birbirine bağlayan üreterler haline gelen böbrek tübülleri ve germ hücreleri oluşturdular.

Matesantsz, insan-hayvan melezleri yaratmanın çoğu ülkede bir noktada ciddi etik ve yasal sorunlarla karşılaşacağı konusunda uyarıyor. Böylece, 2019 yılında aynı yazarlar insan-maymun hibrit embriyolarının üretimini Nature dergisinde yayınladılar, ancak araştırmayı Çin’e taşıdılar (ki bu ne ABD’de ne de İspanya’da mümkün değildi) ve deneyi 14. haftaya taşıdı. Bu, merkezi sinir sisteminin gelişiminin başladığı ve tehlikelerle dolu olduğu zamandır.

Bu yeni çalışma, insan hücrelerinin bol miktarda bulunduğu fetüsün diğer dokularında, özellikle sinir ve germinal dokularda insan hücrelerinin bulunup bulunmadığını araştırdı; domuzlar terme ulaştığında bu etik olabilir. Veriler, insan hücrelerinin çoğunlukla böbrekte bulunduğunu, embriyonun geri kalanının ise domuz hücrelerinden oluştuğunu gösterdi.

Uzun vadeli hedef, insan organlarının nakli için teknolojiyi optimize etmek, ancak görevin karmaşık olduğunu ve yıllar sürebileceğini kabul ediyorlar.

Baş yazar Zhen Dai şöyle açıklıyor: “Domuz embriyosunda bir niş yaratıldığında, insan hücrelerinin doğal olarak bu alana göç ettiğini bulduk.” İnsan pluripotent kök hücrelerinin germ hücrelerine farklılaşmadığını belirterek, “Beyinde ve omurilikte az sayıda insan nöronu vardı ve genital bölgede hiç insan hücresi yoktu” dedi.

Araştırmacılar, gelecekteki çalışmalarda test edilebilecek insan pluripotent kök hücrelerinden diğer genlerin çıkarılmasıyla bunun önlenebileceğini söylüyor.

İnsan-domuz kimeralarında insanlaştırılmış böbrek yetiştirme koşullarını optimize eden araştırmacılar, böbrekleri daha da büyütürlerse ne olacağını görmek istiyorlar.

Ayrıca domuzlarda kalp ve pankreas gibi diğer insan organlarının üretimini de araştırıyor.

Uzun vadeli hedef, insan organlarının nakli için teknolojiyi optimize etmek, ancak görevin karmaşık olduğunu ve yıllar sürebileceğini kabul ediyorlar.

Organlar birden fazla hücre ve doku türünden oluştuğundan, domuzlarda tamamen işlevsel insanlaştırılmış organlar geliştirmek için birkaç ek adım gerekecektir. Bu çalışmada araştırmacılar hücrelerin yalnızca bir alt kümesinde nişler oluşturdular. Yani böbrekte domuzdan türetilmiş vasküler hücreler bulunuyor ve bunlar, nakil senaryosunda kullanıldığında organ reddine yol açabiliyor.

“Organlar tek bir hücre soyundan oluşmadığı için, tamamen insan organı yaratmak muhtemelen domuz mühendisliğinde daha karmaşık bir yol gerektirecektir ve bu da ek zorluklar doğurur. Yapacağım” diyor. Miguel A. Esteban.

Esteban, “Bu yöntem, klinik ortamda sıralanabilecek organların yapımının son aşamalarına ulaşmadan önce insan gelişimini incelemek için bir pencere sağlıyor” diye açıklıyor. “Enjekte ettiğimiz insan hücrelerini takip edip manipüle ederek hastalıkların ve hücre soylarının nasıl oluştuğunu inceleyebiliriz.”

Yazarların teknolojinin klinik kullanımının yıllar alacağını kabul etmesine rağmen Matesantsz, “Bu, nakil için sınırsız organ üretimi elde etmede çok önemli bir başarıdır” dedi.

Bir yanıt yazın