Umělá krev a zvířecí orgány pro lidi

Transfúze krve zachraňuje životy. Ale její nabídka se ne vždy rovná její potřebě. Transfúze jsou v současné době závislé na velkém počtu dárců a složité organizaci sběru a skladování darované krve. Některé země nejsou ani schopné potřebnou infrastrukturu zajistit, a dokonce i ve vyspělých zemích mnohdy chybí v nemocnicích zásoby krve potřebné krevní skupiny. Takovým problémům by bylo možno se vyhnout, kdyby bylo možné efektivně vyrábět umělou krev.

Kdybychom uměli krev vyrábět přímo na objednávku v laboratoři, nebyli by zapotřebí ani dárci krve. Jeden takový druh krve, vyrobený v laboratoři, se má testovat na lidech již letos v roce 2019. Krev má celou řadu funkcí, ale její nejdůležitější funkcí je doprava kyslíku do různých tělesných tkání a odvod oxidu uhličitého z nich. Tuto práci vykonávají červené krvinky (erytrocyty), které obsahují proteiny, označované jako hemoglobin.

Pěstujme krvinky ve zkumavce!

V minulosti se již u několika pokusů podařilo vyrobit umělý hemoglobin, byly také snahy použít zvířecí verzi hemoglobinu, ale vždy se vyskytly problémy. Jiný postup zkouší místo hemoglobinu vyrábět rovnou červené krevní buňky. V těle tyto buňky produkuje určitý druh kmenových buněk obsažených v kostní dřeni. Allison Blair a její kolegyně z University of Bristol extrahovaly část těchto kmenových buněk a pěstovaly je ve výživných roztocích. Po rozmnožení začaly kmenové buňky produkovat erytrocyty. V roce 2019 bude deseti zdravým dobrovolníkům injektována kávová lžička tekutiny obsahující tyto buňky. Budou označeny slabým radioaktivním stopovačem, aby bylo možno zjistit, jak dlouho přežijí v krvi ve srovnání s normálními buňkami. Aby bylo možno zajistit nepřetržitou dodávku dárcovských kmenových buněk, vyvinul jiný výzkumný tým způsob jak pěstovat kmenové buňky trvale v laboratoři. To umožní téměř neomezenou dodávku těchto buněk a jimi vyprodukovaných erytrocytů.

Nahradí zvířecí orgány lidské dárce?

Poprvé byla geneticky upravená srdce z prasat transplantována primátům - konkrétně paviánům. Paviáni pak žili až 90 dní i více, což naznačuje, že by výzkum mohl pokračovat humánními klinickými testy. Prasečí orgány by mohly pomoci zaplnit mezeru mezi potřebou transplantátů a nedostatkem lidských dárců. Bruno Reichart a jeho kolegové z německého Walter Brendel Centre of Experimental Medicine použili prasečí srdce upravená tak, aby produkovala humánní bílkoviny a blokovala sacharidy, které primáti nemají. Obojí je důležité pro snížení rizika odmítnutí orgánu.

První pokusy

Aby transplantace byla úspěšná, je třeba prohánět krev srdcem po celou dobu, kdy je na cestě z hrudi prasete do hrudi paviána. Bez tohoto kroku přežilo prvních pět paviánů s prasečími srdci jen jeden den až jeden měsíc. U těchto zvířat selhala levá srdeční komora, a to i tehdy, když byla podána vysoká dávka stimulačních hormonů. U další skupiny čtyř zvířat tým pumpoval do srdcí roztok glukózy, hormonů a červených krevních buněk po celou dobu, kdy byla srdce vyňata z prasete a implantována do paviána. Jeden pavián zahynul v důsledku technické chyby, ale ostatní tři žili 18, 27 a 40 dní. Když vědci zkoumali srdce zemřelých paviánů z druhé skupiny, zjistili, že tyto orgány více než dvojnásobně zvýšily svou váhu. Bylo to z toho důvodu, že prasata dosahují dospělé váhy dříve než opice. Prasečí srdce si totiž myslí, že je stále v těle prasete, a tak během jednoho měsíce zvyšuje dvojnásobně svou váhu. Aby k tomu již nedocházelo, byl třetí skupině podáván lék repromicin, který blokuje růst. Ve třetí skupině pěti paviánů byli čtyři zdraví 90 dní po transplantaci, pátý pavián byl zdráv 195 dní. Potom byl experiment ukončen.

Kdy to zkusíme na lidech?

Směrnice International Society for Heart and Lung Transplant (ISHLT) vyžaduje, aby 60 % zvířat při těchto experimentech přežilo 90 dní, než je možno zahájit humánní testy. I když experimenty dosáhly hodnot přežití podle směrnice ISHLT 2000, je pravděpodobné, že mezinárodní regulační úřady budou před schválením klinických zkoušek vyžadovat delší dobu přežití. David Cooper z University of Alabama at Bermingham, který rovněž pomáhal vypracovat uvedenou směrnici, uvedl, že se se stále větším úspěchem daří transplantace mechanických srdcí, což může ovlivňovat rozhodování o používání prasečích srdcí. Reichart poznamenává, že pacient, který má problémy s přijetím mechanického srdce, by mohl být pacientem, který přijme srdce prasečí. Před tím budou ale muset být prasata geneticky upravena a chována takovým způsobem, aby se zamezilo riziku zanesení mikroorganismů do lidského těla při transplantaci.

Zdroje:

Chelsea Whyte: A step closer to pig organs for people. New Scientist, 2018, č. 3207, s. 10

Clare Wilson: Artifcial blood to the rescue. New Scientist, 2018, č. 3209, s. 33