Ksenotransplantatsioon tähendab, et inimestele siiratakse elu päästmiseks looma elund. Seda võib vaja minna, kui inimdoonorite annetatud elundeid napib. Meetodil on aga mitu kitsaskohta: elundi saaja immuunsüsteem võib võõrast elundit rünnata ja uus elund peita endas muistseid viiruseid. Nüüd pakub rühm USA teadlasi välja rea geenimuudatusi, mis need mured ära hoiab, vahendab Nature News.

Uuringu ühe kaasautori ja USA biotehnoloogia ettevõtte eGenesis molekulaarbioloogi Wenning Qini sõnul tõestas töö, et uut geenmuundatud elundit saab siirdada ohutult primaatidele, kes pole küll inimesed, kuid inimliigiga suguluses.

Töörühma sõnul aitab nende töö erinevatel tervisega seotud ametkondadel, näiteks USA toidu- ja ravimiametil, langetada teadlikumaid otsuseid. Viimane kaalub nimelt, kas rohelise tule võiks anda esimestele inimkatsetele, mille raames teiste liikide elundeid siiratakse inimestele. 

Teadlaste sõnul oleks edaspidi aga oluline uurida, miks saadab uusi ksenotransplante väga erinev saatus. Samuti peaks tulevikus selguma, kas nii põhjalikult geenmuundatud sigu on üldse võimalik massiliselt kasvatada.

Sealt inimesele

Viimastel aastatel on teadlased teinud seaelundite siirdamise vallas mitu olulist edusammu. Seasüdameid on siiratud kahele elavale inimesele. Samuti on teadlased näidanud, kuidas seasüdamed ja -neerud võivad ametlikult surnuks kuulutatud inimeste kehas edasi talitleda.

Uuringuga mitte seotud Massachusettsi Üldhaigla ksenotransplantide immunoloogi David Cooperi sõnul on sellised uuringud võtmetähtsusega. Nimelt ootab ainuüksi USA-s uut elundit üle 100 000 inimese, kellest iga päev sureb umbes 17 inimest.

Seni on ksenotransplantatsiooni uuringud keskendunud peamiselt kodusigadele (Sus domesticus). Liiki eelistatakse osalt põhjusel, et sigade elundid on suuruselt ja ülesehituselt inimese omadega sarnased.

Siiski reageerivad inimeste ja teiste primaatide immuunsüsteemid sea rakkude pinnal leiduvale kolme tüüpi molekulile agressiivselt ja asuvad ründama tervet elundit – nõnda lükkab inimkeha muundamata seaelundi tagasi. Sestap võtsid uue uuringu autorid appi geenide muutmise tööriista CRISPR-Cas9. Viimasega oli võimalik tasalülitada geene, mis kodeerivad neid molekule tootvaid ensüüme.

Wenning Qin ja kolleegid muutsid elusal seal 69 geeni. Tegu on seni kõige ulatuslikuma omalaadse muundamisega. Muudatustest kolm sihtisid elundi tagasilükkamisega seotud molekule. Veel 59 muudatust võtsid sihikule retroviiruse genoomid, mis seadsid end sea genoomis sisse juba ammu aega tagasi.

Varasematest uuringutest on nimelt teada, et laboritingimustes võivad neist sea genoomis kodunenud viiruse jäänustest välja kasvada viiruseosakesed, mis suudavad nakatada inimese rakke. Loomalt elundi saanud inimeste ja nende uute elundite nakkusrisk pole aga veel selge.

Eelnimetatutele lisaks tegid teadlased veel seitse geenmuudatust: nad lisasid inimeste geene, mis aitaksid siiratud elundil terveks jääda. Näiteks täiendasid nad elundirakke kahe geeniga, mis vastutavad vere liigset hüübimist ennetavate valkude tootmise eest.

Töörühm muutis genoomi just sellisel moel minisigadel ja siirdas seaneeru enam kui 20 jaava makaagile (Macaca fascicularis). Pärdikutele anti ühtlasi juua immuunsüsteemi alla suruvat ravimisegu.

Osale makaakidest siirati ilma seitsme inimgeenita neer – neist pärdikutest ei elanud ükski loom uue elundiga üle 50 päeva. Seevastu 15 pärdikut said geenmuundatud neeru. Neist jäi uue elundiga ellu üheksa looma. Neist omakorda elas viis makaaki uue neeruga üle aasta. Üks neist viiest elas suisa üle kahe aasta. 

Neeru biomarkerite analüüs näitas, et siiratud elundid talitlesid sama hästi, nagu võiks oodata kahelt kaasasündinud neerult.

Tavalistelt sigadelt pärit elundid kasvavad vastuvõtja kehas tavaliselt kiiresti – nii tekib oht, et siire ebaõnnestub. Mõned teadlased on küll proovinud kiiret kasvu vallandavaid seageene tasalülitada, kuid vähemalt Marylandi Ülikooli ksenotransplandi-kirurgi Muhammad Mohiuddini sõnul kätkeb selline lähenemine soovimatuid riske. 

Uue töö autoritel õnnestus tema sõnul neid ohte vältida, sest viimased kasutasid minisigade geene. Minisigade elundid arenevad tavamõõdus seaga võrreldes aeglasemalt.

Juurde võidetud aastate küsimus

Elulemus on aeg, mille haige endale ravi abil eluea pikendusena juurde võidab. Ehkki looma elu pikendamine kuni kahe-aasta võrra oli Wenning Qini sõnul harukordne saavutus, möönavad töö autorid, et uue neeru saanud makaakide eluiga erines sõltuvalt isendist oodatust rohkem. 

Muhammad Mohiuddin aga osutab, et töö autorid tegid genoomis muudatusi mõeldes eeskätt inimestele, mitte pärdikutele. Sestap võib tema sõnul olla, et seaneerud annaksid inimkehas parema tulemuse.

Uuringuga mitte seotud Alabama Ülikooli kirurgi Jayme Locke'i sõnul saab inimeste juurde liikumine olema suur samm. Inimeste kehakaal on suurem ja nende vererõhk uuritud makaakide omast kõrgem. Locke'i sõnul pole veel selge, kas seaelundid sellises keskkonnas vastu peavad. 

Seevastu uuringuga mitte seotud Columbia Ülikooli siirde-immunoloog Megan Sykes pole kindel, kas nii palju geenmuudatusi oli üldse vajalik teha. Ehkki ta kiidab töörühma saavutust, ei läinud elulemus oluliselt paremaks võrreldes olukorraga, kus pärdikutele oleks siiratud vähem muundatud neerud. Mida rohkem mutatsioone, seda keerulisem on uusi elundeid ka masstoota, osutab Sykes.

Mohiuddin nõustub, et töörühm võis muudatuste koguarvuga veidi liiale minna. Siiski loodab ta, et tulevikus on võimalik kasvatada geenmuundatud sigu. Nõnda kaoks elundi vastuvõtjatel ära vajadus immuunsüsteemi alla suruvaid ravimeid võtta.

Uurimus ilmus ajakirjas Nature.