Izvor: Juan Carlos Ipisua Belmonte, Salk Institute

Slika koju vidite gore je obišla svijet i vjerujem da znate da se radi o embriju svinje u koji su injicirane humane stanice u svrhu testiranja da li je ostvariv koncept postojanja svinja čiji bi organi bili korišteni za transplantacije.

Roman Gazela i Kosac Margaret Atwood je izašao 2004. a 2017. naučnici sa Instituta Salk obavještavaju javnost kako su stvorili hibrid svinje i čovjeka, koji bi mogao davati organe za transplantacije.  Da li živimo u svijetu Margaret Atwood, pitanje je koje se nameće nakon ove vijesti?

 
Distopijski svijet kanadske spisateljice slika je i prilika svega onoga što javnost misli o nauci danas – farmakomafija, Frankenfood, genetički modificirane životinje, sve sa pričom oko transplantacije organa, sprega nauke i establišmenta, tehnokratija – sve to je san svakog revnosnog teoretičara zavjera. No, teorije zavjera TV emisija poput Zona sumraka, Dosije X te niza filmova poput GATTACA, Ostrvo profesora Moroa, Prometej i Oči širom zatvorene ne čine manje važnim ova kultna djela 20. i 21. vijeka niti to umanjuje umjetničku vrijednost ovih djela. Samo želim reći da opus Margaret Atwood treba posmatrati sa estetskog espekta, a ne kao proročanstvo. 
 

Dakle – još jednom – ovo nije proročanstvo. U vrijeme kada je Atwoodova pisala roman već su postojala neka govorkanja oko korištenja svinja za uzgoj organa za transplantacije. Atwood je mogla inspiraciju naći u novinama. 1996. jedna velika farmaceutska firma (!) i to ne bilo koja nego Novartis, počela je ulaganja u istraživanja ksenotransplantacija (transplantacije organa jedne vrste u drugu vrstu) jer se baš u to vrijeme, svega nekoliko godina ranije (1993.) otkrilo šta je uzrok odbacivanja organa prilikom ovakvih transplantacija. Sa takvim stvarima se počelo eksperimentisati još 60-tih, kada je učinjen pokušaj transplantacije bubrega babuna i čimpanzi u čovjeka, međutim, pacijenti su umirali u roku od nekoliko mjeseci, obično zato što je imuni sistem organizma napao transplantirani organ te je došlo do odbacivanja.

 

Jimmy-Snowman i svinjoni
 
 
Novartis je planirao uložiti više od milijardu dolara u ova istraživanja ksenotransplantacije. Ideja da se organi mogu ovako dobijati bila je ponešto privlačna, američka Food and drug Administration je počela praviti smjernice i standarde koje bi kompanije u ovoj oblasti morale poštovati i još nekoliko kompanija je bilo zainteresirano da uđe u posao. Međutim, došlo je do debakla: imunološki sistem se pokazao kao veliki zalogaj za istraživanje jer je bio kompleksniji od onoga što se ranije mislilo. Do tada nepoznati antigeni su onemogućavali transplantacije jer su bili okidač za imunološki odgovor i odbacivanje organa. Upravo takav antigen je bila α-1,3-galaktoza. Babuni koji su primali transplantirane svinjske organe su ugibali za nekoliko sedmica. I to nije sve: premda su svinje uzgajane u sterilnim uslovima, genom svinje sadrži u sebi inkorporiran uspavani svinjski endogeni retrovirus koji bi se mogao aktivirati pri transplantaciji (tj. moglo bi doći do horizonstalnog transfera viralne RNK). Početkom novog milenijuma, Novartis ukida program istraživanja ksenotransplantacije. 
 
Desetak godina nakon ovoga, neki drugi timovi naučnika su krenuli sa istraživanjem transplantacije tkiva iz svinja. pa je tako u Kini 2015. dozvoljena za transplantaciju rožnjača svinja sa koje su uklonjene sve stanice. Nešto poslije se krenulo i sa pokušajima transplantacije pluća svinje te pokušajima stvaranja insulin-producirajućih stanica (beta stanice Langerhansovih ostrva u pankreasu) svinje koje bi bile transplantirane u ljude sa dijabetesom. Ovdje situacija već počinje mirisati na hibridizaciju. 
 

2003. se krenulo na stvaranje genetički modificiranih svinja čiji genom nije sadržavao gen za alfa 1,3 galaktoziltransferazu, enzim koji je potreban za sintezu α-1,3-galaktoza,  ugljikohidrat koji je antigen i dovodi do odbacivanja organa. Uslijedilo je mnogo eksperimenata na životinjama koji kao da su djelo Jozefa Mengela ili predstavljaju scenario za film strave i užasa samo kako bi se pokazalo kako je koncept ksenotransplantacije moguć.

Međutim, ono što je uspio tim pri Institutu Salk u La Jolli (San Diego, Kalifornija), na čelu sa, na ovom blogu već poznatim, Juan Carlos Ispisua Belmonteom, mnogo je različito od svega ovog ranije opisanog. Tim od 37 naučnika je 26. januara 2017. objavio rad u časopisu Cell po nazivom “Interspecies Chimerism with Mammalian Pluripotent Stem Cells”, što bi u prevodu bio kratak sažetak samog rada: oni su stvorili himeru sačinjenu od pluripotentnih matičnih stanica dvije vrste sisara. Ja sam već dva posta posvetila himerama i više o ovim neobičnim, gotovo pa mitološkim bićima koje imaju stanice dva organizma možete pročitati ovdje i ovdje. Intraspecijske himere (stanice različitih organizama jedne te iste vrste) su vrlo rijetke jer često ti embriji nisu vijabilni, ali zabilježeni su neki fascinantni slučajevi himerizma, poput papagaja i internet senzacije mačke Venus koje možete pronaći u postovima koje sam ponudila. Međutim, interspecijski himerizam je zaista stvar mitologije  – sirene, himere, kentauri nisu baš bića koja hodaju tu oko nas. No sa ovim radom iz Cell, interspecijske himere su postale stvarnost.

Dakle, šta je Belmonteov tim zapravo uradio? Oni su preskočili cijelu onu priču sa ksenotransplantacijom i umjesto da idu na uzgajanje kompatabilnih životinjskih organa koji ne bi izazvali imuni odgovor tj. na stvaranje organizma koji postaje interspecijska himera nakon transplantacije (primatelj je interspecijska himera), išli su na stvaranje ljudskih organa u organizmu životinje na nivou embrija (organizam donora je interspecijska himera). U istom radu je opisan protokol koji je tim primijenio za stvaranje himera miša i pacova i himera svinje i čovjeka. Himere miša i ljudskih stanica već postoje i o njima sam pisala ovdje, ali te su himere strogo regulisane. U slučaju svinjske himere, ima mnogo toga nejasnog i kontroverznog. Jasno je da je ideja nastala iz dobre namjere – pomoći ljudima kojima treba novi organ, što bi ujedino moglo biti i odgovor ilegalnom tržistu ljudskih organa i traffickingu. Ali, da li je ovaj način i najbolji?

Evo zbog čega je metoda kontroverzna: himere se dobijaju tako što se u embrije svinje u ranim fazama razvoja (da budemo precizni – u blastociste) injiciraju ljudske matične stanice. Embrije nose surogati, koji se u određenoj fazi nakon detekcije skotnosti eutanaziraju i genitalni trakt se uklanja, a embriji spremaju u plastične kese sa odgovarajućim rastvorom de se dalje rukuje sa njima in vitro. Naučnici su pokušali sa injiciranjem tzv. “naivnih” induciranih pluripetentnih matičnih stanica, koje imaju neograničene mogućnosti razvoja (totipotentne su) ali to se pokazalo kao promašaj i da je u ovu svrhu bolje koristiti nešto starije matične stanice. Ovdje možete više saznati o vrstama matičnih stanice, a ovdje o induciranim pluripotentnim stanicama.

S jedne strane, tu postoji ideja kako se mogu praviti genetički modifikovani embriji bez nekog organa, pa bi onda injicirane matične stanice preuzele ulogu stvaranja upravo tog organa – svinja modificirana tako da nema pankreas bi dobila pankreas od novih stanica – ljudskih injiciranih stanica. Upravo je rad na ovu temu objavljen u Nature Magazine samo jedan dan prije rada u Cell: Naslov rada je glasio: “Interspecies organogenesis generates autologous functional islets”, a japansko-britansko-američki tim opisuje kako su uzgojili pankreas od stanica miša u pacovu. 


Embriji-himere miša i pacova. Crveno fluorescirajuće stanice su stanice pacova(sve fotogorafije); izvor: Cell, Salk Institute
 



Ipak, kao prvo, treba znati da se stanice različitih organizama ne miješaju tako lako: stanice miša i pacova se mogu miješati, ali, kada je Belmonteov tim pokušao napraviti himere miša i svinje, nije došlo do himerizacije. No, do toga je došlo kada su u embrije svinje ubrizgana ljudske inducirane pluripotentne stanice (iPS ili iPSC), što je dokaz da je koncept moguć, ali i dokaz evolucije – da su svinja i čovjek međusobno filogenetski sličniji nego miš i svinja. Stanice su markirane tako da se na screening-testovima može vidjeti da li je organizam himera. U slučaju himera miš-pacov, crveno fluoresciajuće stanice su od pacova (vidjeti sliku gore). 

Drugo, treba znati i to da matične stanice migriraju, a da mi još ne znamo sve fine mehanizme migracije. Ne znamo po kojim pravilima stanice mogu otići ovamo ili onamo te formirati ovaj ili onaj organ. Čak i ozbiljni časopisi kakav je Science, spominju mogućnost da ljudske matične stanice, bar neka mala frakcija njih, nakon injiciranja, odu u u kranijalni rejon i tu formiraju miks stanica svinje i čovjeka od kojih će se formirati mozak. Moguće je i da injicirane humane pluripotentne stanice migriraju u kaudalni dio i nasele se baš u području iz kojeg će se formirati gonade te da u budućnosti daju gamete.



transplantacije
Humane stanice endoderma (crveno) u embriju svinje nakon 4 sedmice razvoja, izvor: Salk Institute via Wired
 
 
Američki Nacionalni institut za zdravlje (National Institute of Health, NIH) je odbio finansirati projekat Instituta Salk, te se Belmonteov tim oslonio na privatne donacije. Nakon održane radionice po pitanju etičnosti ovakvog istraživanja, federalna agencija je imala u planu podići postojeći moratorijum na ovakva istraživanja, međutim, to se nije dogodilo, a ne zna se ni stav sadašnje administracije po tom pitanju. 
 
Ovaj eksperiment je ogroman doprinos nauci jer su u njemu inkorporirana  gotova pa sva nova saznanja iz oblasti biologije matičnih stanica, genetičkog inženjerstva i editovanja genoma, uključujući i CRISPR tehnologiju. Ovakvo istraživanje je dokaz da dosadašnja nauka “pije vode”, da je istinita a ne puka manipulacija informacijama. Ipak, istovremeno, ovakvi eksperimenti imaju tendenciju da sruše ionako oslabljeno povjerenje u nauku jer projiciraju distopijske scenarije Margaret Atwood ili filma Ostrvo doktora Moroa. Nije sasvim jasno koliko ljudskih stanica imaju ti embriji i šta, prema etici, znači ubiti takav embrion. Već sam pisala o tome kako etika kaska za naučnim istraživanjima i ne uspijeva stvoriti okvir koji bi bio smjernica za ovakva istraživanja ili smjernica za moratorijum. David Resnik, bioetičar pri NIH nikako nije sretan i njegove izjave možete pročitati u tekstu koji je o ovom događaju objavio MIT Technology Review.
 

Jasno je da postoje velike razlike između mozga svinje i mozga čovjeka, te da je, teorijski, mala šansa da dobijemo “superpametne” svinje, ovce ili miševe, ali, čisto iz predostrožnosti, naučnici nisu dozvolili da se ovakvi embriji rode. Dozvolili su razvoj embrija svinje do 28. dana, a kompletan razvoj traje 118 dana. Niko nije uradio takav eksperiment koji bi dokazao da nije moguće dobiti svinju sa humaniziranim mozgom – pigoon/svinjon iz Gazele i Kosca. Migracija humanih iPSC u gonade svinje bi, teorijski, bila nešto jednostavnija. Kako rekoh, mi skoro ništa ne znamo o ranim fazama embrionalnog razvoja te molekularnim signalima koji upravljaju procesom migracije stanica, a upravo je migracija stanica, odnosno, mjesto određene stanice u određenom trenutku embrionalnog razvoja ono što dalje diktira diferencijaciju te stanice. Kao što vidimo iz slike gore embrija miš-štakor himere, alohtone stanice su raštrkane po embriju.

Ipak, demonstrirana metoda je neefikasna iz više razloga: 2000 embrija himera je transplantirano u surogate (41 surogat), što je rezultovalo sa 18 trudnoća i 186 održanih embrija, čime je efikasnost metoda oko 9%. Embriji su bili manji i razvijali su se sporije nego uobičajeno. Naučnici tvrde kako će poboljšati metodu da bude efikasnija, ali zapravo niko ne zna da li će se hibridni embriji održati u toku porođaja ili će ih surogat odbaciti. Čak nije nemoguće da stanice svinje u embriju unište injicirane humane iPS, mada postoje humanizirani miševi i mada postoje štakor-miš himere.

 
No, postoji još nešto.
 
Bojim se da je veliki problem nauke što se često ne osvrće na ono što ljudsko biće jeste u sebi, na to da ljudsko biće nije tek stroj u kojem se lako mogu zamijeniti dijelovi. Nauka kao da ne razumije psihologiju niti ima sluha za pojedine kulturološke, socijalne i religijske činioce koji bi mogli utjecati na to da, čak i kada bi se razvila tehnologija dobijanja organa za transplantaciju iz svinja, to za neke ljude (čak mnijem za većinu) jednostavno ne bi bila opcija. Sigurna sam da bi se mnogo više ljudi odabralo smrt nego organ svinje. Ili ljudski organ uzgojen u svinji. Čak i da nisu svinje u pitanju – i dalje mislim da to u praksi ne bi moglo proći.