211service.com
Maak kennis met de varkens die de crisis van menselijke orgaantransplantatie kunnen oplossen
Foto van babyvarkens onder een lamp Laetitia Vancon
De faciliteit ligt halverwege tussen het stadscentrum van München en de internationale luchthaven, ongeveer 37 mijl naar het noorden. Van de buitenkant ziet het er nog steeds uit als de staatsboerderij die het ooit was, maar als je door de ramen van de oude boerderij kijkt, zie je kamers volgepropt met geavanceerde laboratoriumapparatuur.
In een nieuwer gebouw aan de achterkant van de boerderij trekt Barbara Kessler haar gympen uit en sprayt haar blote voeten en handen met ontsmettingsmiddel. De pezige dierenarts stapt over een afgeplakte lijn in de doucheruimte en laat alles achter wat ze kan van de buitenwereld: kleding, horloge, oorbellen. Ze scrubt haar lichaam en haar - een buzz-cut, dus het is gemakkelijker om deze frequente wasbeurten te beheren.
Na het douchen vindt ze haar maat tussen de keurige stapels geleverde kleding en trekt ze een zwarte broek, een rood shirt en zwarte Crocs aan. Buiten de kleedkamer zet ze een zwarte gebreide muts op om te voorkomen dat zelfs haar kortgeknipte haar ziektekiemen doorgeeft, en dan schrijdt ze door de gang naar de kofferruimte, waar ze voorzichtig in kniehoge rubberen laarzen stapt die met de kracht gewassen zijn na elk dragen.
GELUKKIGE VANCON
Al deze voorzorgsmaatregelen zijn bedoeld om dieren te beschermen die niet bekend staan om hun reinheid: varkens. En zodra Kessler de deur naar de binnenhokken opent, is de geur onmiskenbaar. Het is tenslotte een varkensstal.
Wanneer Kessler één hok ontgrendelt om te pronken met zijn bewoner, dwaalt een jonge zeug naar buiten en begint te verkennen. Net als andere varkens hier, wordt de zeug naamloos gelaten, zodat haar verzorgers niet te gehecht raken. Ze moet worden teruggelokt achter een metalen hek. Voor het ongetrainde oog gedraagt ze zich en ziet ze eruit als vrijwel elk ander varken, maar dan kleiner.
Het is wat er in dit dier zit dat ertoe doet. Haar lichaam is iets minder varkenachtig gemaakt, met vier genetische modificaties waardoor de kans groter is dat haar organen worden geaccepteerd wanneer ze in een mens worden getransplanteerd. Als alles volgens plan verloopt, zou het hart dat zo druk in een varken pompt, op een dag in plaats daarvan in een persoon kunnen kloppen.
Verschillende soorten weefsels van genetisch gemanipuleerde varkens worden al getest op mensen. In China hebben onderzoekers insulineproducerende pancreas-eilandcellen getransplanteerd van gen-bewerkte varkens in mensen met diabetes. Een team in Zuid-Korea zegt klaar te zijn om varkenshoornvliezen bij mensen te transplanteren, zodra het de goedkeuring van de overheid heeft gekregen. En in het Massachusetts General Hospital kondigden onderzoekers in oktober aan dat ze gen-bewerkte varkenshuid hadden gebruikt als tijdelijke wondbedekking voor een persoon met ernstige brandwonden. De huidpleister, zeggen ze, werkte net zo effectief als de menselijke huid, die veel moeilijker te verkrijgen is.
Maar als het gaat om organen van leven of dood, zoals harten en levers, moeten transplantatiechirurgen nog steeds vertrouwen op menselijke onderdelen. Op een dag, zo gaat de droom, zullen genetisch gemodificeerde varkens zoals deze zeug worden opengesneden, hun harten, nieren, longen en levers worden naar transplantatiecentra gebracht om wanhopig zieke patiënten van de dood te redden.
In de buitenwijken van München, Duitsland, fokken onderzoekers van het Centre for Innovative Medical Models Facility van de Ludwig-Maximilians University genetisch gemodificeerde varkens, in de hoop uiteindelijk organen van hun nakomelingen te gebruiken voor menselijke transplantaties. Laetitia Vancon
De dood van Baby Fae
Vandaag in de Verenigde Staten, Jaarlijks sterven 7.300 mensen omdat ze geen orgaandonor kunnen vinden - tweederde van hen bij gebrek aan een nier . In veel gevallen is de enige hoop de tragedie van iemand anders: een ongeluk waarbij iemand omkomt wiens organen kunnen worden geoogst.
Chirurgen die op zoek waren naar een andere bron van organen, keken eerst naar apen, omdat dit de dieren zijn die het meest op ons lijken. In 1984 kreeg een klein meisje, bekend als Baby Fae, een bavianenhart maar stierf 20 dagen later , nadat haar immuunsysteem het had aangevallen. Het korte leven en de snelle dood van Baby Fae kregen wereldwijde aandacht; velen veroordeelden het idee om onze naaste dierlijke verwanten te doden om onszelf te redden. Een opiniestuk door een cardioloog in de Washington Post beschreef de procedure als medisch avonturisme. Een andere, in de Tijdschrift voor medische ethiek , was de kop Baby Fae: Een beestachtig bedrijf.
Toen, in de jaren negentig, wendden onderzoekers en biotechbedrijven zich tot varkens als favoriete donor. Omdat we varkens eten (alleen al in de VS 120 miljoen per jaar), leek het nemen van hun organen voor velen minder moreel beladen. Wetenschappelijk gezien hebben hun organen ongeveer de juiste grootte, met een vergelijkbare anatomie, en worden varkens in ongeveer zes maanden volwassen - veel sneller dan primaten. Maar er deed zich een probleem voor: varkens herbergen virussen die de sprong naar mensen zouden kunnen maken. Bovendien, met de eenvoudige genetische manipulatie die destijds beschikbaar was, gingen de getransplanteerde organen niet lang mee toen ze werden getest op apen. Ze waren gewoon genetisch gezien te vreemd.
Als het gaat om organen van leven of dood, zoals harten en levers, moeten transplantatiechirurgen nog steeds vertrouwen op menselijke onderdelen.
Meer dan twee decennia later hebben vorderingen in genetische manipulatie het vooruitzicht van zogenaamde xenotransplantaties nieuw leven ingeblazen. De heetste bron van discussie in het veld: hoeveel genbewerkingen zijn er precies nodig bij varkens zoals deze om de soortbarrière te overwinnen. Een goed gefinancierd Amerikaans bedrijf, eGenesis, dat het meer-is-beter-kamp leidt, zegt dat het een dubbelcijferig aantal wijzigingen heeft aangebracht in de varkens die het fokt met een zusterbedrijf in China.
De Duitsers in de vestiging in München zitten in het minder-is-meer-kamp. De varkens waarmee ze werken hebben drie belangrijke genetische modificaties die oorspronkelijk meer dan tien jaar geleden zijn aangebracht - allemaal ontworpen om te voorkomen dat bavianen en mensen hun organen afstoten. Door een gen uit te schakelen dat een suiker produceert, galactosyltransferase genaamd, verhinderde het immuunsysteem van de ontvanger onmiddellijk een orgaan van een andere soort af te wijzen. De tweede verandering voegde een gen toe dat humaan CD46 tot expressie brengt, een eiwit dat het immuunsysteem helpt vreemde indringers aan te vallen zonder overdreven te reageren en auto-immuunziekte te veroorzaken; de derde introduceerde een gen voor een eiwit genaamd trombomoduline, dat de bloedstolsels voorkomt die anders het getransplanteerde orgaan zouden vernietigen.
Een kleiner aantal bewerkingen kan beter worden gecontroleerd en gemeten, en hun effecten zijn gemakkelijker te documenteren, zegt Eckhard Wolf, die deze voormalige staatsboerderij aan de rand van München runt, nu het Center for Innovative Medical Models genoemd. Als er iets misgaat, zoals vaak gebeurt bij xenotransplantatie, zal duidelijk zijn waar het probleem ligt. Met meer bewerkingen komen meer potentiële problemen. Op een gegeven moment zit je in een situatie dat je geen idee hebt wat een extra genetische modificatie doet, zegt hij.
De grootte van een hart
In 2018 werden de harten van varkens uit het centrum van München getransplanteerd in 14 bavianen. Twee van de apen overleefden zes maanden, het langste dat een dier heeft geleefd met een hart van een andere soort. In een rapport in Natuur afgelopen december beschreven de Duitse onderzoekers hun prestatie als een mijlpaal op weg naar klinische cardiale xenotransplantatie.
Dierenarts Barbara Kessler pronkt met de jongste biggen van haar instelling. Laetitia Vancon
Van de eerste vijf bavianen die een varkenshart kregen, stierven er vier binnen een dag of twee, en toen de vijfde stierf na een maand, was zijn hart ziek. Bij de volgende batch bavianen overspoelde Wolfs medewerker Bruno Reichart, een gepensioneerde harttransplantatiechirurg, het orgel met voedingsstoffen, hormonen en rode bloedcellen vanaf het moment dat het uit het varken werd verwijderd totdat het volledig functioneel was in het ontvangende dier. Drie bavianen die met deze benadering werden behandeld, leefden 18, 27 en 40 dagen.
De laatste vijf bavianen hadden dezelfde procedure maar kregen ook een immunosuppressivum. Twee leefden 182 en 195 dagen, maar moesten vorig jaar worden geëuthanaseerd toen ze nog in goede gezondheid waren, omdat het zo moeilijk was om de anti-afstotingstherapie voort te zetten. Het is niet praktisch om een intraveneuze lijn in een baviaan langer dan zes maanden te laten. Maar het is ook niet eenvoudig om een baviaan te overtuigen om drugs te gebruiken. Net als jonge kinderen verzetten ze zich tegen het drinken van alles dat naar medicijnen ruikt.
Reichart zegt dat hij werkt aan een beter toedieningssysteem waarmee de bavianen minstens een jaar aan de anti-afstoting medicijnen kunnen blijven - de hoeveelheid tijd die volgens hem nodig is om te bewijzen dat xenotransplantatie klaar is om op mensen te worden getest.
Halverwege hun bavianenstudie merkten Wolf en Reichart echter een onverwacht probleem op: de harten, geoogst van jonge varkens om er zeker van te zijn dat ze klein genoeg waren voor bavianen, bleven groeien alsof ze nog steeds voorbestemd waren om een 600-pond ( 270 kilogram) varken. Het getransplanteerde hart woog 62% meer dan een typisch bavianenhart: massale hartovergroei, zoals hun papier beschreef het. Bij de bavianen verdrongen de nieuwe harten andere essentiële organen en veroorzaakten in enkele gevallen de dood van het dier.
Na het douchen, het wassen van haar haar en het aantrekken van steriele kleding, tuurt Kessler een kamer binnen waar de onderzoeksvarkens zijn ondergebracht.
In de varkensstal liet Kessler me Wolfs oplossing voor dit probleem zien: twee zusterzeugen, gemaakt met nog een CRISPR-genbewerking. Onderzoekers hebben uitgeschakeld het groeihormoonreceptorgen (GHR) van de dieren, waardoor ze ongeveer de helft van het gewicht van een typisch varken hebben. Beiden kantelen de weegschaal op ongeveer 175 pond (79 kg), vergeleken met bijna 400 pond voor een normale zeug. De zwangere zus stond aan de andere kant van de gang, alleen in een hok met haar gezicht naar de muur. Metalen staven zorgden ervoor dat ze niet tegen de muren kon gaan liggen - een voorzorgsmaatregel om de biggenbak te beschermen. Hoewel ze werd gefokt met een mannelijk varken van volledige grootte, zou ongeveer de helft van haar nakomelingen hun GHR-gen moeten missen.
De kosten van sparen naar leven
Het is niet goedkoop om een gen-bewerkt varken te maken en het vervolgens te verhogen tot de standaard die wordt vereist door de Amerikaanse Food and Drug Administration en andere instanties die transplantaties van varkens op mensen over de hele wereld zouden reguleren. Kessler en haar collega's klonen varkensembryo's door het gewenste genetische materiaal in eieren te doen die op maandag en dinsdag worden verzameld bij een plaatselijk slachthuis. Om ziektekiemen te minimaliseren, moet elke nieuwe varkenslijn beginnen met het verwekken van het dier in een laboratoriumschaal, het afleveren via een keizersnede en het bij de geboorte van zijn moeder scheiden. Latere kiemvrije generaties vereisen niet zoveel voorzorgsmaatregelen en kosten slechts ongeveer 10 keer de prijs van het fokken van een varken voor spek en varkensvlees, zegt Kessler.
Op deze varkensboerderij leven ongeveer 120 genetisch bewerkte volwassen varkens en 150 biggen (een van de weinige wereldwijd), maar zelfs zij kan het zich niet veroorloven om varkens op te voeden tot de standaard die nodig is voordat een orgaan in een persoon wordt getransplanteerd. De overheidssubsidie van Wolf dekt niet de kosten van HEPA-filters om de lucht in elke kamer van de varkensstal te reinigen, of om de speciale vegetarische voerpellets die worden aangevoerd te bestralen. De onderzoekers hebben jarenlang gelobbyd voor financiering om een omheining te bouwen om houd wilde zwijnen - en hun ziektekiemen - van het terrein.
Onderzoekswetenschapper Kurome Mayuko bereidt zich voor om met varkensembryo's te werken en introduceert genbewerkingen die hopelijk ervoor zorgen dat hun getransplanteerde organen meer door mensen worden geaccepteerd. LAETITIA VANCON
Reichart zegt dat hij alleen geld nodig heeft om nog een proef te voltooien, waarbij hij bavianen een heel jaar in leven houdt met de varkensharten, voordat hij klaar is om ze op mensen te testen. Ook andere groepen komen dichterbij. In Florida zegt transplantatiechirurg Joseph Tector, die onlangs naar de Universiteit van Miami is verhuisd, dat hij gewoon tijd nodig heeft om een varkensfaciliteit te bouwen zoals die van Wolf, alleen strenger, en dan zal hij klaar zijn om varkensnieren bij mensen te testen. De Universiteit van Alabama-Birmingham heeft een varkensfaciliteit om klinische transplantaties te ondersteunen, met experts die zowel naar harten als nieren kijken. Hun eerste klinische proef met xenotransplantatie zou kunnen zijn bij baby's geboren met aangeboren hartafwijkingen. Een varkenshart zou - zoals gehoopt voor Baby Fae - een brug kunnen slaan totdat ze een mensenhart kunnen ontvangen.
Reichart zegt van niet nodig hebben om als eerste succesvol een xenotransplantatie te doen. Maar hij denkt dat hij waarschijnlijk een van de eersten zal zijn, omdat hij zo dichtbij is. Na tientallen jaren van onderzoek zijn de varkens in het laboratorium in München misschien wel degenen die chirurgen in staat stellen de soortbarrière te doorbreken.