Sztuczne krwinki: krew hodowana w laboratorium i syntetyczne substytuty krwi
Naukowcy są coraz bliżej opracowania sztucznej krwi, która mogłaby uzupełniać lub zastępować ludzką krew w transfuzjach. Sztuczna krew występuje w dwóch formach: krew hodowana w laboratorium (hodowane ludzkie krwinki) oraz syntetyczna krew (całkowicie sztuczne cząsteczki przenoszące tlen) aljazeera.com. Pod koniec 2022 roku naukowcy w Wielkiej Brytanii osiągnęli przełom, przetaczając hodowane w laboratorium czerwone krwinki ochotnikom – to pierwsza tego typu próba na świecie aljazeera.com. W tym niewielkim badaniu sprawdzano bezpieczeństwo i czas przeżycia czerwonych krwinek hodowanych w laboratorium w krwiobiegu, co stanowi pierwszy krok w kierunku wykorzystania takiej krwi u pacjentów z rzadkimi grupami krwi lub pilnymi potrzebami. Inne wczesne badanie w Japonii, przeprowadzone w tym samym czasie, z powodzeniem przetestowało „pęcherzyki hemoglobiny” – miniaturowe sztuczne substytuty czerwonych krwinek – u kilku ochotników, wykazując, że mogą one przenosić tlen, a odnotowane skutki uboczne były łagodne i przemijające aljazeera.com.
Pomimo tych obiecujących początków, produkty sztucznej krwi wciąż znajdują się w fazie badań i nie są jeszcze dostępne do rutynowego użytku aljazeera.com. Produkcja czerwonych krwinek poza organizmem pozostaje kosztowna i powolna. Dziesięć lat temu wytworzenie jednej jednostki krwi hodowanej w laboratorium szacowano na ponad 90 000 dolarów; nowe metody obniżyły ten koszt do poniżej 5 000 dolarów za jednostkę, ale to wciąż znacznie więcej niż kilkaset dolarów za jednostkę krwi oddanej aljazeera.com. Zwiększenie produkcji do poziomu odpowiadającego zapotrzebowaniu klinicznemu stanowi poważne wyzwanie, podobnie jak zapewnienie, że komórki wytwarzane w laboratorium funkcjonują równie dobrze jak naturalne aljazeera.com. „To nowy rodzaj produktu dla każdego regulatora, co oznacza, że poruszamy się po nieznanym terenie,” wyjaśnił dr Cedric Ghevaert, profesor medycyny transfuzjologicznej, odnosząc się do barier regulacyjnych dotyczących tego, jak agencje takie jak FDA będą klasyfikować i zatwierdzać krew hodowaną w laboratorium aljazeera.com. Regulatorzy debatują, czy te produkty komórkowe powinny być traktowane jako leki biologiczne, czy raczej jak krew do transfuzji, a ta decyzja wpłynie na ścieżkę zatwierdzania aljazeera.com.
Tymczasem w pełni syntetyczne substytuty krwi są również opracowywane do zastosowań ratunkowych. Na przykład armia USA zainwestowała 46 milionów dolarów w „ErythroMer”, liofilizowany syntetyczny produkt krwi, który ma być uniwersalny (nie wymaga oznaczania grupy krwi) i stabilny bez potrzeby chłodzenia aljazeera.com. W Japonii naukowcy z Uniwersytetu Medycznego w Nara przygotowują pierwsze na świecie badanie kliniczne sztucznych czerwonych krwinek, które mogą być przechowywane do dwóch lat w temperaturze pokojowej english.kyodonews.net. Co istotne, te sztuczne komórki zostały zaprojektowane jako uniwersalne pod względem grupy krwi – nie zawierają antygenów grup krwi – więc można je podać każdemu bez dopasowywania english.kyodonews.net. Japońskie badanie, które ma się rozpocząć na początku 2025 roku, obejmie przetoczenie 100–400 ml sztucznej krwi zdrowym ochotnikom w celu oceny bezpieczeństwa english.kyodonews.net. Jeśli się powiedzie, zespół ma nadzieję na opracowanie praktycznego produktu do około 2030 roku english.kyodonews.net, co mogłoby być pierwszym takim osiągnięciem na świecie w tej dziedzinie.
Potrzeba medyczna napędzająca te wysiłki jest znacząca. Wraz ze starzejącą się populacją i częstymi niedoborami krwi, zwłaszcza podczas katastrof lub w odległych rejonach, gotowy do użycia substytut krwi mógłby ratować życie. „Potrzeba sztucznych krwinek jest ‘znacząca’, ponieważ obecnie nie istnieje bezpieczny substytut [ludzkich] krwinek czerwonych,” mówi profesor Hiromi Sakai, jeden z japońskich badaczy english.kyodonews.net. Sztuczna krew mogłaby być wykorzystywana na wiejskich „pustyniach krwi” lub w strefach wojennych, gdzie przechowywana krew jest rzadkością, a także mogłaby zapewnić rzadkie grupy krwi na żądanie aljazeera.com. Eksperci przewidują również krew hodowaną w laboratorium, dostosowaną do rzadkich grup krwi, które trudno pozyskać od dawców aljazeera.com. Nadal jednak minie prawdopodobnie kilka lat prób i udoskonaleń inżynieryjnych, zanim sztuczna krew będzie produkowana komercyjnie na dużą skalę aljazeera.com. Entuzjazm jest duży, że ostatecznie uniwersalna sztuczna krew może zrewolucjonizować medycynę ratunkową i transfuzje, ale praktyczne zastosowanie jest prawdopodobne dopiero w drugiej połowie tej dekady lub później.
Tkanki i organy hodowane w laboratorium do przeszczepów
Naukowcy czynią także postępy w inżynierii tkankowej – hodowaniu lub drukowaniu ludzkich tkanek i organów w laboratorium do przeszczepów. Wizją jest tworzenie przeszczepialnej skóry, chrząstki, naczyń krwionośnych, a nawet narządów litych, z własnych komórek pacjenta lub z komórek macierzystych, aby złagodzić niedobór organów. Ta dziedzina obejmuje zaawansowane techniki, takie jak bioprinting 3D, a także hodowlę organoidów i rusztowań tkankowych w bioreaktorach.
Przełomy w bioprintingu 3D
Druk 3D w biologii wykorzystuje specjalistyczne drukarki do nakładania żywych komórek warstwa po warstwie, budując tkanki podobnie jak zwykła drukarka 3D tworzy plastikowe obiekty labiotech.eu. „Tuszem” w biodruku jest tak naprawdę bio-tusz: mieszanina żywych komórek i biomateriałów (takich jak hydrożele), które zapewniają wsparcie strukturalne labiotech.eu. Korzystając z cyfrowych planów – często pochodzących z rezonansu magnetycznego (MRI) lub tomografii komputerowej (CT) – biodrukarki mogą wytwarzać kształty tkanek dopasowane do anatomii pacjenta labiotech.eu. W ciągu ostatnich dwóch dekad odnotowano pionierskie sukcesy w drukowaniu prostych tkanek. Już w 2001 roku, na przykład, lekarze wydrukowali biologicznie rusztowanie pęcherza moczowego zaszczepione komórkami pacjenta i z powodzeniem wszczepili wyhodowany w laboratorium pęcherz pacjentowi labiotech.eu. Ostatnio, w 2022 roku, 20-letnia kobieta w USA otrzymała implant ucha wydrukowany w 3D z własnych komórek chrząstki – to światowy przełom osiągnięty przez startup biotechnologiczny 3DBio Therapeutics labiotech.eu. A w 2023 roku chirurdzy w Korei Południowej przeprowadzili przełomowy przeszczep tchawicy z użyciem wydrukowanego w 3D przeszczepu tchawicy, wykonanego na miarę dla pacjenta sciencefocus.com. Sztuczna tchawica została stworzona z biodegradowalnego rusztowania (polikaprolakton) i zaszczepiona komórkami pacjenta, a co niezwykłe, pacjent nie potrzebował leków immunosupresyjnych po przeszczepie sciencefocus.com. Sześć miesięcy później wszczepiona tchawica dobrze się goiła i nawet zaczęła wypuszczać nowe naczynia krwionośne, co pokazało, że organizm integrował sztuczny organ sciencefocus.com.
Te przypadki pokazują potencjał bioprintingu dla spersonalizowanych przeszczepów tkanek. Jednak wydrukowanie dużego, złożonego organu, takiego jak serce czy nerka, który będzie funkcjonował długoterminowo u człowieka, to znacznie trudniejsze wyzwanie. „Jesteśmy ‘daleko’ od przeszczepiania złożonych, pełnowymiarowych organów 3D drukowanych u ludzi” – zauważył naukowiec zajmujący się biomateriałami Didarul Bhuiyan, podkreślając powszechną opinię, że w pełni drukowane serca lub płuca są nadal oddalone o 20–30 lat labiotech.eu. Większe organy wymagają precyzyjnie zorganizowanych typów komórek i wewnętrznych sieci naczyń krwionośnych, których obecna technologia bioprintingu nie jest jeszcze w stanie odtworzyć w skali ludzkiej labiotech.eu. Niemniej jednak postęp przyspiesza. W 2022 roku firma United Therapeutics (również lider w dziedzinie ksenotransplantacji) wydrukowała w 3D rusztowanie ludzkiego płuca z 4 000 kilometrami naczyń włosowatych i 200 milionami pęcherzyków płucnych (pęcherzyków powietrznych) – struktura ta w testach na zwierzętach była w stanie wymieniać tlen jak prawdziwe płuco labiotech.eu. To wydrukowane „rusztowanie” płuca nie jest jeszcze w pełni żywym płucem, ale to duży krok w tym kierunku; firma zamierza opracować przeszczepialne bioprintowane płuca do badań klinicznych na ludziach w ciągu kilku lat labiotech.eu. Naukowcy z Uniwersytetu w Tel Awiwie również wydrukowali w 3D małe serce wielkości „królika” zawierające komórki, struktury naczyń krwionośnych i komory – w laboratorium wykazywało nawet bicie serca labiotech.eu. A w 2024 roku zespół kierowany przez Harvard zaprezentował nową metodę bioprintingu do produkcji gęstych sieci naczyniowych: wydrukowali maleńkie naczynia krwionośne wyłożone ludzkimi komórkami mięśniowymi i śródbłonkowymi, bardzo wiernie odwzorowując naturalne naczynia krwionośne w fragmencie tkanki serca labiotech.eu. Ten postęp w drukowaniu naczyń krwionośnych został okrzyknięty „znaczącym postępem w kierunku możliwości wytwarzania implantowalnych ludzkich organów” labiotech.eu, ponieważ odżywianie organu poprzez dopływ krwi jest jednym z najtrudniejszych wyzwań w inżynierii całych organów.Komercyjne inwestycje w biodruk 3D odzwierciedlają jego potencjał. Globalny rynek biodruku był wyceniany na około 2 miliardy dolarów w 2022 roku i prognozuje się, że będzie rósł o ponad 12% rocznie do 2030 roku labiotech.eu. Liczne startupy biotechnologiczne i spółki spin-off z ośrodków badawczych koncentrują się na drukowaniu tkanek do konkretnych zastosowań medycznych – od chrząstki do naprawy stawów po tkankę trzustki dla diabetyków. Jak ujął to dr Paulo Marinho z firmy biotechnologicznej T&R Biofab, „Chociaż za wcześnie, by stwierdzić, że biodruk 3D może być rozwiązaniem obecnego niedoboru narządów, z pewnością zwiększa nadzieje na częściowe rozwiązanie problemu dla niektórych narządów lub konkretnych wskazań, albo przynajmniej wypełnienie luki między klasycznymi urządzeniami medycznymi a przeszczepami narządów” sciencefocus.com. Innymi słowy, biodrukowane konstrukty mogą służyć jako tymczasowe lub częściowe zamienniki (jak w przypadku tchawicy) lub wspierać niewydolne narządy, nawet jeśli nie możemy jeszcze wydrukować w pełni funkcjonalnego nowego serca. Tkanki o niższym ryzyku, takie jak skóra, naczynia krwionośne czy chrząstka, najprawdopodobniej trafią do pacjentów jako pierwsze. W rzeczywistości rok 2024 przyniósł pierwszą zgodę FDA na implant z hodowanej w laboratorium tkanki: produkt będący inżynieryjnym naczyniem krwionośnym o nazwie Symvess, który może być używany jako przeszczep awaryjny u rannych pacjentów (więcej na ten temat poniżej) fda.gov. W miarę udoskonalania technik biodruku, nadchodzące lata mogą przynieść więcej „hybrydowych” podejść, w których drukowane łatki tkankowe lub części narządów będą wykorzystywane do naprawy lub wspomagania ludzkich narządów.
Organoidy i bioinżynieryjne tkanki narządowe
Obok druku 3D, naukowcy wykorzystują komórki macierzyste, aby hodować w laboratorium miniaturowe organy, znane jako organoidy. Organoidy to maleńkie (często o wielkości milimetra) trójwymiarowe skupiska komórek, które samoorganizują się w struktury naśladujące prawdziwe organy – na przykład mini-mózgi, mini-wątroby czy mini-serca – zawierające niektóre typy komórek i mikroanatomię pełnego organu news.stanford.edu. Od ponad dekady organoidy są nieocenione w badaniach: organoidy mózgu pomagają badać rozwój neurologiczny, organoidy jelit modelują choroby układu pokarmowego i tak dalej news.stanford.edu. Jednak organoidy historycznie miały jedno ograniczenie: brak naczyń krwionośnych. Bez układu naczyniowego dostarczającego tlen i składniki odżywcze, organoidy mogły rosnąć tylko do wielkości ziarenka sezamu (kilku milimetrów), zanim ich rdzeń zacząłby głodować i obumierać news.stanford.edu. To ograniczenie wielkości oznaczało, że organoidy pozostawały dalekie od skali potrzebnej do zastosowań terapeutycznych.W 2025 roku przełomowe odkrycie rozwiązało ten problem – naukowcy z Uniwersytetu Stanforda poinformowali o stworzeniu pierwszych unaczynionych organoidów: wyhodowanych w laboratorium ludzkich organoidów serca i wątroby, które wytworzyły własne, drobne naczynia krwionośne news.stanford.edu. Optymalizując koktajl czynników wzrostu podawanych komórkom macierzystym, zespół skłonił organoidy do tworzenia nie tylko komórek mięśnia sercowego lub wątroby, ale także komórek śródbłonka i komórek mięśni gładkich, które samoistnie zorganizowały się w rozgałęzione sieci naczyń krwionośnych news.stanford.edu. Pod mikroskopem powstałe organoidy serca miały realistyczne mikro-naczynia przebiegające przez tkankę serca, dostarczające składniki odżywcze do całego mini-narządu news.stanford.edu. To przełom dla dziedziny organoidów: „Możliwość hodowli unaczynionych organoidów rozwiązuje główną przeszkodę w tej dziedzinie”, powiedział dr Oscar Abilez, współautor badania ze Stanforda news.stanford.edu. Dzięki wbudowanym naczyniom włosowatym organoidy mogą teraz rosnąć większe i przetrwać dłużej. Osiągają także bardziej dojrzały, funkcjonalny stan, co czyni je lepszymi modelami do testowania leków i badań nad chorobami – a potencjalnie także lepszym materiałem do terapii news.stanford.edu.Naukowcy przewidują, że w przyszłości organoidy pochodzące od pacjentów mogą być wykorzystywane do naprawy uszkodzonych narządów. Na przykład, zamiast czekać na przeszczep serca, pacjent z niewydolnością serca mógłby otrzymać implant wyhodowanej w laboratorium tkanki serca wykonanej z jego własnych komórek. Jeśli te przeszczepy tkanek będą unaczynione, mogą zintegrować się z krążeniem pacjenta i dalej żyć oraz funkcjonować. „Chodzi o to, że jeśli organoidy mają system naczyniowy, mogą połączyć się z naczyniami gospodarza, co da im większą szansę na przeżycie” – wyjaśnił dr Abilez news.stanford.edu. Już teraz podejmowane są pierwsze kroki w tym kierunku. Pod koniec 2023 roku europejscy naukowcy wszczepili łatę wyhodowanego w laboratorium mięśnia sercowego na niewydolne serce 46-letniej kobiety jako terapię „pomostową do przeszczepu” statnews.com. Łata, wyhodowana z komórek macierzystych w arkusz bijącego mięśnia sercowego, częściowo przywróciła funkcję serca w ciągu kilku miesięcy, skutecznie „remięśniując” obszary uszkodzone przez wcześniejszy zawał serca statnews.com. Pomogło to utrzymać pacjentkę w stabilnym stanie, aż później otrzymała przeszczep serca od dawcy statnews.com. W Niemczech trwa obecnie badanie kliniczne z udziałem 15 pacjentów, mające na celu dalsze testowanie tych inżynieryjnych łat sercowych w zaawansowanej niewydolności serca statnews.com. Taka bioinżynieryjna tkanka nie ma jeszcze na celu całkowitego zastąpienia przeszczepu serca, ale jak zauważył kardiochirurg prowadzący badanie, oferuje „nowatorskie leczenie pacjentom, którzy obecnie są pod opieką paliatywną i mają śmiertelność na poziomie 50% w ciągu 12 miesięcy” – dając im dodatkowy czas i poprawę funkcji serca w oczekiwaniu na narząd od dawcy statnews.com. Zewnętrzny ekspert, dr Richard Lee z Harvardu, pochwalił to osiągnięcie jako „naprawdę niezwykłe… heroiczne osiągnięcie”, polegające na przeniesieniu łat serca z komórek macierzystych z badań laboratoryjnych na małpach do pacjentów statnews.com. „Myślę, że to ważny krok naprzód” – powiedział prasie, choć ostrzegł „Nie chcę, żeby pacjenci byli [zbyt] podekscytowani tym”, dopóki większe badania nie potwierdzą długoterminowych korzyści statnews.com.
Poza sercem, inne wyhodowane w laboratorium tkanki zbliżają się do zastosowań w rzeczywistych warunkach. W grudniu 2024 roku amerykańska FDA podjęła przełomową decyzję, zatwierdzając pierwszy terapeutyczny produkt inżynierii tkankowej do szerokiego użytku: bezdkomórkowy ludzki przeszczep naczynia krwionośnego o nazwie Symvess fda.gov. Produkt ten, opracowany przez firmę Humacyte Inc., to w zasadzie wyhodowany w laboratorium rusztowanie naczynia krwionośnego – powstaje przez hodowlę ludzkich komórek naczyniowych na biodegradowalnej macierzy, a następnie wypłukanie komórek, by pozostała bogata w kolagen rurka, która naśladuje naturalną tętnicę fda.gov. Chirurdzy mogą wyjąć Symvess z półki i wszczepić go pacjentowi w miejsce uszkodzonej tętnicy, a ponieważ nie zawiera on żywych komórek (tylko ludzką macierz zewnątrzkomórkową), ryzyko odrzutu immunologicznego jest niskie fda.gov. FDA zatwierdziła Symvess specjalnie do nagłej naprawy urazowych uszkodzeń tętnic nóg, gdy własne żyły pacjenta nie są dostępne fda.gov. To scenariusz często spotykany przy urazach wojennych lub poważnych wypadkach. „Dzisiejsza zgoda zapewnia ważną, dodatkową opcję leczenia dla osób z urazami naczyń, wyprodukowaną przy użyciu zaawansowanej technologii inżynierii tkankowej,” powiedział dr Peter Marks, dyrektor centrum biologicznego FDA fda.gov. Produkt został przetestowany u ponad 50 pacjentów; udało się przywrócić przepływ krwi w większości przypadków, oferując rozwiązanie ratujące kończynę niektórym osobom, które w przeciwnym razie mogłyby stanąć w obliczu amputacji fda.gov. Symvess został również uznany za produkt priorytetowy przez Departament Obrony USA ze względu na jego potencjał w leczeniu urazów żołnierzy fda.gov. Jego zatwierdzenie – ze specjalnymi oznaczeniami FDA, takimi jak RMAT (Regenerative Medicine Advanced Therapy), przyspieszającymi proces oceny – sygnalizuje, że regulatorzy coraz bardziej wspierają postępy medycyny regeneracyjnej trafiające do pacjentów <a href=”https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-approves-first-acellular-tissue-engineered-vessel-treat-vascular-trauma-extremities#:~:text=The%20application%20received%20Priorfda.gov. To również potwierdza szerszą dziedzinę: więcej bioinżynieryjnych tkanek (przeszczepy skóry, chrząstki itp.) może pójść w ich ślady, jeśli udowodnią swoje bezpieczeństwo i skuteczność.Biorąc pod uwagę te osiągnięcia w dziedzinie biodruku i inżynierii tkankowej, widać, że hodowane w laboratorium tkanki stopniowo przechodzą z laboratorium do kliniki. Widzieliśmy pierwsze sukcesy u ludzi z stosunkowo prostymi strukturami (takimi jak tchawice i naczynia krwionośne), a nawet wczesne badania kliniczne z bardziej złożonymi łatami tkankowymi. Chociaż drukowanie w pełni funkcjonalnych narządów, takich jak nerki czy wątroby, wciąż jest odległą perspektywą, wykorzystanie hodowanych w laboratorium tkanek do naprawy lub wzmocnienia narządów staje się rzeczywistością. Naukowcy badają także kreatywne hybrydy – na przykład wykorzystanie zwierzęcych narządów jako „bioreaktorów” do hodowli ludzkich narządów za pomocą komórek macierzystych (w jednym z badań z 2022 roku do zarodków świń wstrzyknięto ludzkie komórki macierzyste, aby sprawdzić, czy może rozwinąć się ludzko-świńska chimera narządowa) labiotech.eu. Znaczące naukowe i etyczne przeszkody pozostają dla takich podejść, a wyniki prawdopodobnie pojawią się dopiero za dekadę lub dłużej labiotech.eu. Tymczasem połączenie biologii komórek macierzystych, edycji genów i biofabrykacji otwiera nowe możliwości radzenia sobie z niewydolnością narządów bez konieczności zawsze korzystania z ludzkiego dawcy. „Chociaż możemy być jeszcze o kilka dekad od zatwierdzenia pierwszego trójwymiarowo bioprintowanego narządu, można śmiało powiedzieć, że może to być kluczowy obszar w przyszłości transplantacji narządów,” podsumowuje jedna z analiz labiotech.eu. Postęp w ostatnich latach – w tym pierwsze zatwierdzone bioinżynieryjne naczynie oraz pierwsze udane implanty bioprintowanych narządów – sugeruje, że te futurystyczne terapie stają się coraz bardziej realne.
Ksenotransplantacja: Narządy świń dla ludzi – postępy i etyka
Jedną z szczególnie odważnych strategii rozwiązania problemu niedoboru narządów jest ksenotransplantacja: przeszczepianie narządów od innego gatunku, zazwyczaj świń, do ludzkich pacjentów. Świnie stały się preferowanym źródłem ze względu na rozmiar i fizjologię ich narządów, które są podobne do ludzkich, a także dlatego, że nowoczesna inżynieria genetyczna pozwala modyfikować narządy świń, aby lepiej pasowały do ludzkiego ciała labiotech.eu. W styczniu 2022 roku świat był świadkiem historycznej ksenotransplantacji: chirurdzy wszczepili genetycznie zmodyfikowane serce świni 57-letniemu Davidowi Bennettowi, który umierał z powodu niewydolności serca i nie miał innych opcji leczenia labiotech.eu, vox.com. Ta eksperymentalna operacja, przeprowadzona na podstawie specjalnej zgody FDA na użycie w trybie humanitarnym, była pierwszym przypadkiem, gdy serce świni po edycji genetycznej podtrzymało życie ludzkiego pacjenta – Bennett żył przez około dwa miesiące z bijącym w nim świńskim sercem vox.com. Chociaż on i kilku innych wczesnych biorców narządów świńskich ostatecznie zmarło (jak dotąd żaden nie przeżył dłużej niż kilka miesięcy) vox.com, labiotech.eu, przypadki te dostarczyły bezcennych danych i udowodniły, że narządy świń mogą funkcjonować w ludzkim ciele przynajmniej w krótkim okresie.Powodem, dla którego ksenotransplantacja staje się obecnie realna, jest pojawienie się zaawansowanych narzędzi do edycji genów (takich jak CRISPR). Przez dziesięciolecia próby przeszczepiania narządów szympansów lub pawianów ludziom kończyły się katastrofalnie – często z powodu natychmiastowego odrzucenia przez układ odpornościowy lub śmiertelnej transmisji wirusów – i takie eksperymenty zostały w dużej mierze wstrzymane vox.com. Świnie są jednak genetycznie bardziej odległe od ludzi (co zmniejsza ryzyko przeniesienia niektórych wirusów międzygatunkowych), a co najważniejsze, ich genomy można edytować, aby ograniczyć problemy z odrzuceniem labiotech.eu, vox.com. Firmy biotechnologiczne wyhodowały świnie z dziesiątkami modyfikacji genetycznych, aby ich narządy były bardziej kompatybilne z ludzkimi. Na przykład startup eGenesis z Bostonu zgłosił świnie z 69 edycjami genów: usunięto geny świń wywołujące ataki ludzkiego układu odpornościowego i dodano ludzkie geny regulujące zgodność krwi oraz inne funkcje labiotech.eu. U tych świń dezaktywowany był także gen świńskiego wirusa (PERV), aby zapobiec transmisji wirusa labiotech.eu. United Therapeutics, poprzez swoją spółkę zależną Revivicor, w podobny sposób wyhodowała świnie z zestawem dziesięciu edycji genów, z których jedna była źródłem świńskiego serca przeszczepionego panu Bennettowi labiotech.eu.
W ciągu ostatniego roku organy regulacyjne zaczęły zatwierdzać formalne badania kliniczne mające na celu testowanie świńskich narządów u ludzi – to znaczący krok naprzód w porównaniu do pojedynczych przypadków humanitarnych. Na początku 2025 roku FDA udzieliła firmie United Therapeutics zgody na rozpoczęcie pierwszego badania klinicznego przeszczepianych świńskich nerek u pacjentów z krańcową niewydolnością nerek labiotech.eu. Badanie, które ma się rozpocząć w połowie 2025 roku, obejmie przeszczepienie zmodyfikowanych nerek świni United (nazwanych „UKidney”) początkowej grupie sześciu ochotników, aby rygorystycznie ocenić bezpieczeństwo i skuteczność labiotech.eu. Inna firma, eGenesis, uzyskała zgodę pod koniec 2024 roku na przeprowadzenie niewielkiego badania w trybie humanitarnym z użyciem swoich świńskich nerek: pierwszy przeszczep przeprowadzono 25 stycznia 2025 roku w Massachusetts General Hospital u 66-letniego mężczyzny z niewydolnością nerek labiotech.eu. Pacjent otrzymał świńską nerkę z wspomnianymi 69 modyfikacjami genetycznymi i, co istotne, narząd funkcjonował na tyle dobrze, że nie było potrzeby dializowania go po zabiegu – po raz pierwszy od ponad dwóch lat mógł obyć się bez dializ labiotech.eu. Kolejnych dwóch pacjentów ma otrzymać świńskie nerki eGenesis w 2025 roku w ramach tej serii labiotech.eu. Celem tych badań jest wykazanie długoterminowego przeżycia i funkcjonowania świńskich narządów u ludzi. Jeśli pacjenci będą mogli żyć przez wiele miesięcy, a nawet lat, z nerką świni, byłby to ogromny postęp, dający nadzieję tysiącom osób poddawanych dializom. Naukowcy planują także badania kliniczne z użyciem świńskich serc, gdy zgromadzą więcej danych; w latach 2022 i 2023 zespoły w Nowym Jorku i innych miejscach testowały świńskie serca w ciałach osób zmarłych mózgowo, aby sprawdzić, jak długo mogą one utrzymać funkcję (jedno z takich serc biło przez 61 dni u biorcy zmarłego mózgowo, co jest rekordem) nyulangone.org.Wstępne wyniki są ostrożnie zachęcające, ale środowisko naukowe otwarcie mówi o pozostałych niepewnościach. Odrzucenie może wystąpić nawet przy silnym tłumieniu układu odpornościowego i edycji genów – ludzki układ odpornościowy może nadal powoli uszkadzać świński narząd. Istnieją również kwestie etyczne związane z postępem ksenotransplantacji. Bioetycy zwracają uwagę, że pierwsi biorcy świńskich narządów zasadniczo godzą się na bardzo ryzykowne, eksperymentalne procedury z niewielką szansą na długoterminowe przeżycie, co rodzi problemy świadomej zgody i wykorzystywania ciężko chorych pacjentów vox.com. „Na pierwszy rzut oka, to dążenie może wydawać się przejawem pychy,” napisał jeden z komentatorów, zauważając moralne napięcie między ogromnym potencjałem świńskich narządów a faktem, że jak dotąd każdy pacjent zmarł w ciągu kilku miesięcy vox.com. Istnieją także obawy dotyczące zwierząt – produkcja narządów dla ludzi oznacza hodowlę świń jako dawców narządów, często w ściśle kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Firmy takie jak United Therapeutics zbudowały nowoczesne wolne od patogenów fermy świń, aby hodować świnie-dawców w sterylnych warunkach (jedna z takich ferm została otwarta w Wirginii w 2024 roku, zaprojektowana do hodowli około 125 świń rocznie w warunkach bioasekuracji) ir.unither.com, cbsnews.com. Dobrostan tych świń i etyka wykorzystywania zwierząt w ten sposób to temat żywej debaty. Zwolennicy argumentują, że jeśli narząd świni może uratować ludzkie życie, może to być etycznie uzasadnione, zwłaszcza jeśli świnie są traktowane humanitarnie; organizacje broniące praw zwierząt są bardziej sceptyczne, wzywając do poszukiwania alternatyw, takich jak syntetyczne narządy.Pomimo tych debat, wielu ekspertów w dziedzinie transplantologii postrzega ksenotransplantację jako konieczne i tymczasowe rozwiązanie problemu niedoboru narządów. Ponad 100 000 pacjentów potrzebuje narządów już teraz (tylko w samych Stanach Zjednoczonych) vox.com, a nawet najbardziej optymistyczne scenariusze dotyczące narządów hodowanych w laboratorium sugerują dekady dalszych badań. Organy świń, w przeciwieństwie do tego, są dostępne już dziś. Kluczowe jest udowodnienie, że mogą one działać bezpiecznie. Naukowcy są optymistyczni, że dzięki stopniowym ulepszeniom – być może połączeniu lepszych modyfikacji genetycznych i nowatorskich leków regulujących układ odpornościowy – kolejne badania wydłużą przeżywalność świńskich narządów u ludzi z zaledwie kilku miesięcy do roku lub dłużej. „Wielu liderów w tej dziedzinie twierdzi, że to właśnie w tym roku narządy świń udowodnią, w przekonujący sposób, że mogą pomóc złagodzić poważny niedobór ludzkich narządów” – donosi artykuł w Science science.org. Jeśli nadchodzące badania nad przeszczepami nerek wykażą choćby umiarkowany sukces, może to utorować drogę do większych, kluczowych badań i ostatecznej akceptacji przez FDA niektórych świńskich narządów do przeszczepów, potencjalnie w ciągu najbliższej dekady. Organy regulacyjne będą uważnie monitorować te eksperymenty; protokoły bezpieczeństwa (aby zapobiec zakażeniom międzygatunkowym) oraz wyniki pacjentów będą decydować o harmonogramie. W najlepszym przypadku, do końca lat 20. XXI wieku, ksenotransplantacja może przejść z fazy eksperymentalnej do zatwierdzonej terapii klinicznej w leczeniu niewydolności nerek lub serca. W najgorszym przypadku, nieprzewidziane komplikacje (takie jak problemy immunologiczne) mogą opóźnić postęp i zmusić naukowców do powrotu do laboratorium.
Równolegle z wyzwaniami naukowymi, ksenotransplantacja będzie nadal wywoływać etyczne i społeczne dyskusje. Trwające debaty obejmują pytania, jak priorytetyzować pacjentów do badań z użyciem świńskich narządów, jak zapewnić przejrzystą zgodę oraz jak nadzorować kwestie związane ze zwierzętami. Jak zauważyła etyczka L. Syd Johnson, pierwsze eksperymenty z ksenotransplantacją sięgają dekad wstecz (np. słynny przypadek Baby Fae z 1984 roku, kiedy serce pawiana przeszczepiono niemowlęciu), a tamte wydarzenia budziły kontrowersje vox.com. Dziś, dzięki lepszej nauce, mamy także lepsze ramy etyczne, ale akceptacja społeczna będzie zależeć od wykazania, że te przeszczepy rzeczywiście ratują lub przedłużają życie. Jeśli świńskie nerki lub serca będą konsekwentnie wspierać pacjentów, zapotrzebowanie będzie ogromne – podobnie jak potrzeba zwiększenia produkcji świńskich narządów w sposób etyczny i medycznie bezpieczny.
Perspektywy: Najbliższe 5–10 lat
Nadchodząca dekada zapowiada się jako okres przełomowy dla medycyny regeneracyjnej i transplantologii. Choć wyzwań nie brakuje, stały strumień przełomowych odkryć w ostatnich latach sugeruje, że to, co kiedyś wydawało się science fiction – wytwarzanie ludzkich narządów i krwi – zbliża się do rzeczywistości.
W ciągu najbliższych pięciu lat możemy spodziewać się większej liczby badań klinicznych i być może pierwszych zatwierdzeń w kilku obszarach:
- Sztuczna krew: Trwające badania, takie jak brytyjskie badanie nad krwią hodowaną w laboratorium oraz nadchodzące japońskie badanie nad sztuczną krwią, rzucą światło na bezpieczeństwo i trwałość komórek krwi wytwarzanych w laboratorium aljazeera.com, english.kyodonews.net. Około 2030 roku eksperci mają nadzieję pokonać bariery kosztowe i rozpocząć stosowanie krwi hodowanej w laboratorium do niszowych potrzeb – na przykład do zaopatrywania w rzadkie grupy krwi lub leczenia pacjentów z trudnymi potrzebami transfuzji english.kyodonews.net. Syntetyczne produkty krwiopochodne, takie jak ErythroMer, mogą wejść w zaawansowane badania, szczególnie do zastosowań wojskowych lub ratunkowych. Agencje regulacyjne będą musiały opracować nowe wytyczne dotyczące zatwierdzania krwi, która nie pochodzi od ludzkich dawców – proces ten już się rozpoczął aljazeera.com. Jeśli postęp będzie się utrzymywał, w ciągu 5–10 lat możemy zobaczyć ograniczone komercyjne wykorzystanie sztucznej krwi w służbach ratunkowych lub na obszarach odległych, choć całkowite zastąpienie systemu dobrowolnego dawstwa krwi prawdopodobnie zajmie znacznie więcej czasu (jeśli w ogóle nastąpi).
- Tkanki hodowane w laboratorium: W najbliższym czasie do pacjentów trafią najpierw stosunkowo prostsze tkanki hodowane w laboratorium. Już teraz widzieliśmy implanty skóry i chrząstki inżynierowanej tkankowo w eksperymentalnym użyciu u ofiar oparzeń i urazów kolan, a wraz z pojawianiem się kolejnych danych mogą one uzyskać zatwierdzenia regulacyjne. Zatwierdzenie przez FDA przeszczepu naczynia Symvess w 2024 roku fda.gov prawdopodobnie otwiera drogę do zatwierdzenia innych przeszczepów bezkomórkowych (np. inżynierowanych tkankowo ścięgien, zastawek serca lub przewodów nerwowych), jeśli wykażą one korzyści kliniczne. W ciągu 5–10 lat bioprinting może przynieść komercyjne plastry tkankowe do określonych zastosowań – na przykład bioprintowane plastry wątroby do tymczasowego wsparcia niewydolnej wątroby lub drukowane kompozyty kości/chrząstki do chirurgii ortopedycznej. Startupy aktywnie pracują nad tymi produktami, a rosnący rynek sugeruje istnienie kolejnych kandydatów.
- Organoidy i terapie komórkowe: Postępy w dziedzinie organoidów będą miały największy wpływ na badania i rozwój leków w krótkim okresie, ale przyczyniają się także do rozwoju terapii regeneracyjnych. Sukces testu z łatą na serce statnews.com sugeruje, że terapie oparte na komórkach (wszczepianie wyhodowanych w laboratorium komórek lub tkanek) mogą stać się bardziej powszechne. W ciągu 5–10 lat możemy zobaczyć zatwierdzenie pierwszych terapii, w których tkanka pochodząca z komórek macierzystych jest wszczepiana w celu leczenia narządu. Może to obejmować łaty z mięśnia sercowego dla osób po zawale serca lub klastry komórek wysp trzustkowych dla cukrzycy typu 1. Takie terapie prawdopodobnie będą klasyfikowane jako zaawansowane produkty biologiczne i przejdą rygorystyczne badania kliniczne, ale precedens jest już ustanawiany przez takie badania jak to w Niemczech. Ponadto, gdy organoidy stają się unaczynione i większe news.stanford.edu, granica między „organoidem do badań” a „tkanką do wszczepienia” zacznie się zacierać. Możliwe, że za dekadę pacjent z chorobą wątroby otrzyma wlew organoidów wątroby, aby przywrócić część funkcji tego narządu – koncepcję, którą naukowcy już testują na zwierzętach.
- Ksenotransplantacja: Najbliższe lata będą kluczowe dla przeszczepów od świni do człowieka. Jeśli badania przeszczepów nerek prowadzone przez United Therapeutics i eGenesis przyniosą pozytywne wyniki (np. nerki świń działające przez wiele miesięcy u pacjentów bez powikłań), będzie to przełomowy moment. Za 5 lat (2030) możemy zobaczyć większe badanie kliniczne fazy II/III z udziałem świńskich nerek, a być może także świńskich serc. Optymistycznie, pierwsze warunkowe zatwierdzenia dla narządu do ksenotransplantacji mogą być możliwe w ciągu około 10 lat, najprawdopodobniej dla przeszczepów nerek, ponieważ pacjenci z niewydolnością nerek mają dializę jako zabezpieczenie (co czyni badania nieco bezpieczniejszymi). Z drugiej strony, poważne niepowodzenie – takie jak nieoczekiwane reakcje immunologiczne lub przeniesienie wirusa – może spowolnić postęp i podkreślić potrzebę dalszych modyfikacji genetycznych u świń. Organy regulacyjne, takie jak FDA, przyjmą ostrożne podejście, wymagając solidnych dowodów na bezpieczeństwo i korzyści dla pacjentów. Z etycznego punktu widzenia mogą się także odbyć publiczne wysłuchania lub powstać wytyczne dotyczące wdrażania świńskich narządów, jeśli staną się one realną opcją – w tym nadzór nad hodowlą świń i uzyskiwanie świadomej zgody od pacjentów, którym oferuje się świński narząd. Na arenie międzynarodowej inne kraje (na przykład Chiny, które prowadzą aktywne badania nad ksenotransplantacją) również mogą odegrać rolę w rozwoju lub zatwierdzaniu tej technologii. Podsumowując, do połowy lat 30. XXI wieku ksenotransplantacja może przejść z fazy eksperymentalnej do ratującej życie opcji dla niektórych chorób narządów, znacznie zwiększając dostępność narządów – ale po drodze trzeba będzie zmierzyć się z wyzwaniami naukowymi, regulacyjnymi i etycznymi.
Patrząc dalej w przyszłość, konwergencja tych dziedzin może ostatecznie rozwiązać problem niedoboru organów w zrównoważony sposób. Możliwe, że bioprinting i komórki macierzyste ostatecznie pozwolą na produkcję w pełni wszczepialnych ludzkich narządów, eliminując zależność od dawców lub zwierząt. Obecny konsensus ekspertów jest taki, że wydrukowanie złożonego organu lub wyhodowanie go z komórek macierzystych do poziomu umożliwiającego przeszczepienie zajmie co najmniej kolejne 20 lat badań i rozwoju labiotech.eu. Jednak stopniowe postępy będą nadal przynosić korzyści pacjentom – na przykład przeszczepy bez immunosupresji (już wykazane w przypadku tchawicy wydrukowanej w 3D) mogą stać się bardziej powszechne, gdy nauczymy się personalizować tkanki i narządy dla każdego pacjenta sciencefocus.com. Rządy i agencje publiczne zwiększają wsparcie dla medycyny regeneracyjnej: USA i UE uruchomiły inicjatywy i programy finansowania mające na celu rozwój technologii biofabrykacji, a ścieżki regulacyjne (takie jak oznaczenie RMAT przez FDA) mają przyspieszyć zatwierdzanie obiecujących terapii fda.gov. Zaangażowanie głównych organów rządowych pomaga również w standaryzacji praktyk etycznych, takich jak zapewnienie dobrostanu zwierząt w ksenotransplantacji czy równego dostępu pacjentów do terapii z użyciem organów hodowanych w laboratorium, gdy staną się one dostępne.
Podsumowując, dziedzina sztucznej krwi, organów i tkanek rozwija się na wielu płaszczyznach. Tylko w ciągu ostatnich 12 miesięcy odnotowano pierwsze na świecie osiągnięcia – od krwi wyhodowanej w laboratorium i podanej ludziom aljazeera.com, przez części ciała wydrukowane w 3D ratujące życie sciencefocus.com, po nerki świni podtrzymujące życie człowieka bez dializy labiotech.eu, czy fragmenty mięśnia sercowego przywracające funkcje niewydolnym sercom statnews.com. Każdy przełom wiąże się z własnymi wyzwaniami i lekcjami ostrożności, ale razem wskazują na przyszłość, w której potrzeba organu lub krwi nie oznacza już oczekiwania na ludzkiego dawcę. Zamiast tego pacjenci mogą otrzymać rozwiązanie szyte na miarę: być może fiolkę wyprodukowanej krwi, zregenerowaną tkankę wyhodowaną z ich własnych komórek, a nawet – tak, organ świni genetycznie dopasowany do nich. Osiągnięcie tej wizji będzie wymagało dalszej naukowej pomysłowości, rygorystycznych badań klinicznych, ostrożnych regulacji i przemyślanego nadzoru etycznego. Jak ujął to jeden z ekspertów, „to zdecydowanie zwiększa nadzieje”, że możemy „częściowo rozwiązać problem” niedoboru organów w niezbyt odległej przyszłości sciencefocus.com. Przy utrzymanym wysiłku w ciągu następnej dekady to, co dziś jest eksperymentalne, może stać się rutyną – dostarczając pacjentom potrzebującym ratunku organy i tkanki wyhodowane w laboratorium lub pochodzące od zwierząt, a także otwierając nową erę transplantologii.
Źródła: Najnowsze wiadomości i komentarze ekspertów na temat sztucznej krwi, inżynierii tkankowej i ksenotransplantacji, w tym Al Jazeera aljazeera.com, Labiotech.eu labiotech.eu, BBC Science Focus sciencefocus.com, Stanford Medicine News news.stanford.edu, FDA Press Release fda.gov, Vox vox.com oraz raporty Nature/STAT statnews.com.
