تلاش شرکت آمریکایی برای پیوند قلب خوک‌های اصلاح‌شده ژنتیکی به نوزدان انسان

اِجنسیس، شرکت مستقر در کمبریج ماساچوست، تکنیکی را ابداع کرده که از ابزار ویرایش ژن کریسپر برای انجام حدود ۷۰ ویرایش در ژنوم خوک استفاده می‌کند. به‌گفته‌ی تیم شرکت، این ویرایش‌ها باید به اندام‌ها اجازه دهند تا با موفقیت به انسان پیوند بخورند. اِجنسیس به‌منظور هموارکردن این مسیر، قلب خوک‌های نابالغ اصلاح‌شده ژنتیکی را به بچه‌بابون‌ها پیوند زده است.

به‌گزارش ام‌آی‌تی تکنولوژی ریویو، اِجنسیس امیدوار است که بلافاصله در سال آینده بتواند قلب خوک را به نوزادان مبتلا به نقص قلب جدی پیوند بزند. هدف شرکت این است که برای نوزادان زمان بیشتری بخرد تا بتوانند منتظر دریافت قلب انسان بمانند. پیش از تحقق این هدف، شرکت پیوند قلب خوک را روی ۱۲ بابون نوزاد امتحان خواهد کرد. تاکنون دو عمل این‌چنینی انجام شده است؛ اما هیچ‌کدام از حیوانات بیش از چند روز زنده نماندند.

بااین‌حال اِجنسیس مانند دیگر شرکت‌های فعال در زمینه‌ی پیوند اعضا همچنان خوش‌بین است. رابرت مونتگومری، مدیر موسسه پیوند عضو در بیمارستان لانگون نیویورک می‌گوید بسیاری از دریافت‌کنندگان اولین پیوندهای کبد نیز زنده نماندند؛ اما از آن زمان تاکنون، هزاران نفر از چنین پیوندهایی بهره‌مند شده‌اند.

قفط در آمریکا، بیش از ۱۰۰ هزار نفر منتظر پیوند عضو هستند و روزانه تقریبا ۱۷ نفر از آن‌ها از دنیا می‌روند. محققان درحال بررسی گزینه‌های مختلف ازجمله امکان چاپ زیستی اندام‌ها یا رشد اندام‌های جدید در بدن افراد هستند. پیوند اعضای حیوانات، جایگزین بالقوه‌ی دیگری برای کمک به رفع نیاز به اعضا است.

ایده‌ی استفاده از اندام‌ها و بافت‌های حیوانات که به‌عنوان پیوند خارجی شناخته می‌شود، راهکاری قدیمی است و اولین آزمایش‌های مربوط به آن در قرن ۱۷ انجام شد. عمده تلاش‌های اخیر در این زمینه، در دهه‌ی ۱۹۶۰ و سپس دهه‌ی ۱۹۹۰ انجام شد. در بسیاری از این تلاش‌ها، از اندام‌های میمون‌ها و بابون‌ها استفاده شد؛ اما به‌گفته‌ی مونتگومری، پژوهشگران در آغاز دهه‌ی ۱۹۹۰ روی این موضوع به توافق رسیدند که خوک‌ها بهترین کاندیداهای ممکن برای اهدا عضو هستند.

نخستی‌سانان ارزش بالایی دارند؛ آن‌ها حیوانات باهوشی هستند که احساسات پیچیده‌ای را تجربه می‌کنند. این پستانداران به‌کندی تکثیر می‌شوند و تنها تعداد اندکی از آن‌ها را می‌توان برای تحقیقات انسانی مورد استفاده قرار داد. همچنین احتمال بیشتری نیز وجود دارد که نخستی‌ها بتوانند ویروس‌های مضر را به ما منتقل کنند. ازسوی دیگر انسان درحال‌حاضر چیزهای زیادی درمورد پرورش خوک‌ می‌داند و اندام‌های آن‌ها هم تقریبا به‌اندازه‌ی اندام‌های ما است.

بااین‌حال انتقال اندام‌ها بین حیواناتی از گونه‌های مختلف کار ساده‌ای نیست. حتی اندام‌های یک انسان دیگر نیز ممکن است توسط سیستم ایمنی پس زده شوند. ازسوی دیگر بافت‌های حیوانی، اجزای بسیار بیشتری دارند که سیستم ایمنی ما آن‌ها را «بیگانه» درنظر می‌گیرد. این موضوع ممکن است باعث شود که اندام پیوند زده‌شده توسط سیستم ایمنی مورد حمله قرار گیرد. برای مثال، امکان انتقال ویروس به‌همراه اندام وجود دارد. حیوان اهداکننده حتی اگر آلوده نباشد، کدهای ژنتیکی برای ویروس‌هایی باستانی به نام «رتروویروس‌های درون‌زاد» را خواهد داشت که از مدت‌ها قبل با دی‌ان‌ای حیوان ادغام شده‌اند.

رتروویروس‌های درون‌زاد برای حیوان میزبان مشکلی ایجاد نمی‌کنند؛ اما این احتمال وجود دارد که بتوانند در گونه‌های دیگر باعث بروز عفونت شوند. کریس گینگل، متخصص اخلاق زیستی در موسسه‌ی تحقیقاتی کودکان مرداک در ملبورن استرالیا می‌گوید: «این خطر وجود دارد که ویروس‌های بومی حیوانات، در انسان تکامل یافته و کشنده شوند.»

تیم تحقیقاتی اِجنسیس از ابزار ویرایش ژن کریسپر برای مقابله با این خطر استفاده می‌کند. مایک کورتیس، رئیس و مدیر اجرایی شرکت می‌گوید که با استفاده از کریسپر-کَس ۹ می‌توان ۵۰ تا ۷۰ نسخه از رتروویروس‌ها را در ژنوم غیرفعال کرد. این ویرایش‌ها از تکثیر ویروس‌ها جلوگیری خواهد کرد.

دانشمندان اِجنسیس به‌منظور ایمن‌کردن اعضای خوک برای انسان، ویرایش‌های ژنی دیگری را نیز انجام می‌دهند؛ مثلا چندین مورد برای ازبین‌بردن ژن‌هایی که سبب می‌شوند تا فرآورده‌های پروتئینی خوک به پاسخ‌های ایمنی مضر در انسان‌ها منجر شود. محققان همچنین ۷ ژن انسانی را نیز وارد اندام خوک می‌کنند تا احتمال پس‌زده‌شدن اندام توسط سیستم ایمنی فرد گیرنده را کاهش دهند.

تیم تحقیقاتی آزمایش‌های خود را روی سلول‌های موجود در بافت همبند خوک‌ها به نام فیبروبلاست‌ها انجام می‌دهد. محققان سپس هسته‌های حاوی دی‌ان‌ای سلول‌های ویرایش‌شده را می‌گیرند و آن‌ها را در سلول‌های تخمک خوک قرار می‌دهند. پس از بارورشدن تخمک با اسپرم، جنین حاصل در رحم یک خوک بالغ کاشته می‌شود. درنهایت، خوک‌های شبیه‌سازی‌شده با عمل سزارین متولد می‌شوند. کورتیس با اشاره به گوسفند معروفی که اولین حیوان شبیه‌سازی‌شده از یک سلول بالغ بود، می‌گوید: «این همان فناوری استفاده‌شده در دهه‌ی ۹۰ برای شبیه‌سازی دالی است.»

اِجنسیس درحدود ۴۰۰ خوک شبیه‌سازی‌شده در یک مرکز تحقیقاتی در غرب میانه‌ی آمریکا دارد. این شرکت تمایلی به افشای مکان دقیق این مرکز تحقیقاتی ندارد؛ زیرا تاسیساتش مورد هدف معترضان حمایت از حقوق حیوانات قرار گرفته است. اِجنسیس اوایل سال گذشته، مرکزی «تمیز» برای تولید اعضای بدن مناسب انسان راه‌اندازی کرد. هرکسی که وارد این مرکز می‌شود باید دوش بگیرد و از لباس‌های محافظ استفاده کند. این‌ کار برای جلوگیری از ورود حشراتی انجام می‌شود که ممکن است خوک‌ها را آلوده کنند. درحال‌حاضر ۲۰۰ خوک، در گروه‌های ۱۵ تا ۲۵تایی در این مرکز نگهداری می‌شوند.

به‌گفته‌ی کورتیس، خوک‌هایی که درنهایت از اندام‌هایشان استفاده نمی‌شود، از نزدیک مورد مطالعه قرار خواهند گرفت؛ زیرا شرکت باید بداند که ویرایش‌های ژنی متعددی که انجام می‌دهد، چه تاثیری روی حیوان درطول زندگی‌اش خواهد گذاشت. تیم تحقیقاتی درعین‌حال می‌خواهد دریابد که آیا ژن‌های انسانی درطول زمان بیان می‌شوند یا خیر. به‌گفته‌ی کورتیس، برخی از این خوک‌ها بیشتر از ۴ سال سن دارند و همه‌چیز تا اینجا خوب به‌نظر می‌رسد.

وقتی صحبت از پیوند اعضا به‌میان می‌آید، اندازه مهم است. جراحان دقت می‌کنند که اندازه‌ی قلب اهداکننده و گیرنده‌ با یکدیگر مطابقت داشته باشند. به‌گفته‌ی کورتیس بچه‌بابون‌ها کوچک هستند و فقط قلب‌های گرفته‌شده از خوک‌های یک تا دو ماهه برای پیوند به آن‌ها مناسب است. پس از پیوند انتظار می‌رود که قلب‌ها همراه با بابون‌ها رشد کنند.

اولین بابونی که قلب خوک دریافت کرد و کمی کمتر از یک سال سن داشت، درعرض چند روز پس از جراحی جان خود را ازدست داد. به‌گفته‌ی کورتیس، این اتفاق یک عارضه‌ی جراحی محسوب می‌شد و لوله‌ی داخل وریدی که مایعات ضروری را به بابون می‌رساند، مسدود شده بود. به‌گفته‌ی کورتیس، «حیوان باید معدوم می‌شد.»

بابون دوم چند ماه بعد تحت عمل جراحی قرار گرفت و تیم تحقیقاتی با یک عارضه‌ی دیگر مواجه شد. این‌بار جراحان نتوانستند رگ‌های خونی بابون را به رگ‌های خونی خوک پیوند بزنند. بابون ۹ روز بعد از جراحی تلف شد. کورتیس می‌گوید در هر دو جراحی، قلب‌ها به‌خوبی می‌تپیدند و عملکردشان بسیار دلگرم‌کننده بود. به‌گفته‌ی او، جراحانی که این عمل‌ها را انجام دادند مطمئن هستند که در آینده می‌توانند از عوارض جراحی جلوگیری کنند.

تیم اِجنسیس قصد دارد پس از تکمیل کارآزمایی بابون، قلب خوک را به نوزادان زیر دو سالی که با بیماری‌های قلبی شدید متولد شده‌اند، پیوند بزند. چنین کودکانی گزینه‌های درمانی محدودی در اختیار دارند؛ زیرا قلب انسان با اندازه‌ی مناسب این نوزادان بسیار کم است و برخی از دستگاه‌هایی که برای درمان بیماری‌های قلبی در بزرگسالان مورد استفاده قرار می‌گیرند، برای کودکان کوچک با قلب‌های کوچک مناسب نیستند.

کورتیس امیدوار است که قلب خوک بتواند در ابتدا به‌عنوان یک اقدام موقت برای چنین کودکانی مورد استفاده قرار گیرد. این کار زمان بیشتری را برای یافتن قلب انسانی مناسب در اختیار این نوزادان قرار می‌دهد. پس از پیداشدن یک گیرنده‌ی بالقوه، شرکت می‌تواند تاییدیه‌ی جراحی را از سازمان غذا و داروی ایالات متحده دریافت کند.

اخلاق‌پژوهان به این نکته اشاره خواهند کرد که نوزادان نمی‌توانند رضایت آگاهانه‌ی خود را برای جراحی اعلام کنند. به‌گفته‌ی سید جانسون، متخصص اخلاق زیستی در دانشگاه پزشکی آپ‌استیت در سیراکوز نیویورک، این تصمیم به‌عهده‌ی مراقبان کودکان خواهد بود و به احتمال زیاد آن‌ها در وضعیت وخیمی قرار خواهند گرفت. او می‌گوید: «این والدین از هر چیزی که ممکن است جان فرزندنشان را نجات دهد، ناامید شده‌اند.»

بااین‌حال، گینگل باور دارد که تمرکز اصلی باید روی این موضوع باشد که چه کسی بیشترین سود را از این روش آزمایشی خواهد برد. او می‌گوید: «واقعیت این است که بیماران خردسال نیاز بالینی بیشتری دارند؛ زیرا گزینه‌های بسیار کمی برای آن‌ها وجود دارد.»

مونتگومری که خود از گیرندگان قلب اهدایی انسان است، موافق پیوند عضو حیوان به نوزادان است و از اِجنسیس حمایت می‌کند. به‌گفته‌ی او، نرخ مرگ‌ومیر نوزادانی که به بیماری قلبی مادرزادی مبتلا هستند، ۵۰ درصد است و به‌همین دلیل شانس زنده‌ماندن یا مرگ نوزاد را می‌توان مانند دو روی یک سکه درنظر گرفت.

اما جانسون عقیده دارد که اِجنسیس هدف خطرناکی را دنبال می‌کند و کودکی که سیستم ایمنی او عضو اهدایی را پس می‌زند، ممکن است رنج بکشد. به‌گفته‌ی او، تمام بیمارانی که عضوی از حیوانات به آن‌ها پیوند زده شده، جان باخته‌اند و این واقعیت، اجتناب‌ناپذیر است. دیوید بنت، اولین انسانی بود که قلب اصلاح‌شده‌ی خوک دریافت کرد و دو ماه پس از پیوند، در سال ۲۰۲۲ درگذشت.

به‌عقیده‌ی جانسون، استفاده از اندام‌های حیواناتی که از نظر ژنی اصلاح شده‌اند، خطرات بسیار بیشتری به‌همراه دارد. جانسون می‌گوید: «ما هنوز نمی‌دانیم که آیا تغییرات ژنتیکی ایجاد‌شده می‌توانند در درازمدت روی گیرندگان انسانی تاثیر بگذارند یا خیر. تمام افرادی که در این پروژه درگیر هستند، میلی شدیدی به انجام هرکاری برای نجات جان نوزادان بیمار دارند؛ ولی ما همچنان باید درمورد خطراتی که تاحدی ناشناخته هستند، صادقانه و شفاف برخورد کنیم .»

بااین‌حال، مونتگومری باور دارد که کودکان خردسال برای دریافت اندام خوک‌ها، ممکن است کاندیداهای بهتری نسبت به بزرگسالان باشند؛ زیرا سیستم ایمنی آن‌ها همچنان درحال رشد است و به‌همین دلیل امکان دارد سطح تحمل بالاتری داشته باشد و با احتمال کمتری اندام را پس بزنند.

بابون سوم قرار است در ماه اوت قلب خوک دریافت کند. اِجنسیس قصد دارد تا زمانی که ۱۲ حیوان تحت عمل جراحی قرار نگرفته‌اند، حداقل یک‌بار در ماه چنین عملی را انجام دهد. اعضای تیم امیدوارند که با برطرف‌کردن مشکلات جراحی، امکان زندگی طولانی‌تر را دراختیار بابون‌ها قرار دهند. به‌گفته‌ی کورتیس، برخی دیگر از پستانداران غیرانسانی که کلیه‌های خوک‌های اصلاح‌شده‌ی ژنی را دریافت کرده‌اند، بیش از یک سال زنده مانده‌اند.