Органната недостатъчност и недостигът на кръв остават критични предизвикателства в медицината. Над 100 000 пациенти в САЩ в момента са в списъците на чакащите за трансплантация на органи, а почти 20 души умират всеки ден, без да получат трансплантация навреме vox.com. За да се справят с тази криза, учени и биотехнологични иноватори търсят авангардни решения – от изкуствени кръвни клетки, отглеждани в лаборатории, през лабораторно отгледани тъкани и органоиди (миниатюрни органи), създадени от стволови клетки, до дори ксенотрансплантация (използване на животински органи за хора). Тези подходи, някога област на научната фантастика, отбелязаха забележителен напредък през последните години. Този доклад разглежда най-новите научни постижения в областта на изкуствената кръв, тъканите и органоидите; комерсиализацията и регулаторния напредък към лабораторно отгледани трансплантанти; пробивите в ксенотрансплантацията с генетично модифицирани прасета; експертни мнения и етични съображения; и какво можем да очакваме през следващите 5–10 години.
Изкуствени кръвни клетки: Лабораторно отгледана и синтетична кръв
Учените се доближават до изкуствена кръв, която може да допълва или замества човешката кръв при преливания. Изкуствената кръв съществува в две форми: лабораторно отгледана кръв (култивирани човешки кръвни клетки) и синтетична кръв (изцяло създадени от човека молекули, които пренасят кислород) aljazeera.com. В края на 2022 г. изследователи във Великобритания постигнаха пробив, като преливаха лабораторно отгледани червени кръвни клетки на човешки доброволци – първото по рода си изпитване в света aljazeera.com. Това малко изпитване тества безопасността и продължителността на живот на лабораторно култивираните червени кръвни клетки в кръвообращението, отбелязвайки първа стъпка към използването на лабораторно отгледана кръв за пациенти с редки кръвни групи или спешни нужди. Друго ранно проучване в Япония по същото време успешно тества „хемоглобинови везикули“ – миниатюрни изкуствени заместители на червените кръвни клетки – при няколко доброволци, като установи, че могат да пренасят кислород с леки, преходни странични ефекти aljazeera.com.
Въпреки тези обещаващи начала, изкуствените кръвни продукти все още са във фаза на изследване и не са достъпни за рутинна употреба aljazeera.com. Производството на червени кръвни клетки извън тялото остава скъпо и бавно. Преди десетилетие се е изчислявало, че създаването на една единица лабораторно отгледана кръв струва над 90 000 долара; новите методи вече са намалили тази сума до под 5 000 долара на единица, но това все още е значително повече от няколкостотин долара за дарена единица кръв aljazeera.com. Увеличаването на производството, за да се отговори на клиничното търсене, е основно предизвикателство, както и гарантирането, че лабораторно създадените клетки функционират толкова добре, колкото и естествените aljazeera.com. „Това е нов вид продукт за всеки регулатор, което означава, че сме на непозната територия,“ обяснява д-р Седрик Гевеар, професор по трансфузионна медицина, имайки предвид регулаторните пречки при това как агенции като FDA ще класифицират и одобряват лабораторно отгледаната кръв aljazeera.com. Регулаторите обсъждат дали тези продукти на клетъчна основа трябва да се третират като биологични лекарства или по-скоро като кръв за трансфузия, което ще повлияе на пътя за одобрение aljazeera.com.Междувременно, напълно синтетични заместители на кръвта също се разработват за спешна употреба. Например, американската армия е инвестирала 46 милиона долара в „ErythroMer“, лиофилизиран синтетичен кръвен продукт, който цели да бъде универсален (без нужда от определяне на кръвна група) и стабилен без охлаждане aljazeera.com. В Япония изследователи от Медицинския университет Нара подготвят първо в света клинично изпитване върху хора на изкуствени червени кръвни клетки, които могат да се съхраняват до две години при стайна температура english.kyodonews.net. Забележително е, че тези изкуствени клетки са проектирани да бъдат универсални по отношение на кръвната група – те не съдържат антигени на кръвна група – така че могат да се прилагат на всеки без съвпадение english.kyodonews.net. Японското изпитване, което трябва да започне до началото на 2025 г., ще влее 100–400 мл изкуствена кръв на здрави доброволци за оценка на безопасността english.kyodonews.net. Ако е успешно, екипът се надява да има практичен продукт до около 2030 г. english.kyodonews.net, което може да бъде първо в света в тази област.
Медицинската необходимост, която движи тези усилия, е значителна. Със застаряващото население и честите недостиги на кръв, особено при бедствия или в отдалечени райони, готов заместител на кръвта може да спаси животи. „Необходимостта от изкуствени кръвни клетки е ‘значителна’, тъй като в момента няма безопасен заместител на [човешките] червени кръвни клетки,“ казва професор Хироми Сакай, един от японските изследователи english.kyodonews.net. Изкуствената кръв може да бъде използвана в селски „кръвни пустини“ или военни зони, където съхраняваната кръв е оскъдна, и може да осигури редки кръвни групи при поискване aljazeera.com. Експертите също така предвиждат лабораторно отгледана кръв, пригодена за редки кръвни групи, които е трудно да се намерят от дарители aljazeera.com. Все пак, вероятно ще са необходими още няколко години изпитвания и инженерни подобрения, преди изкуствената кръв да се произвежда комерсиално в голям мащаб aljazeera.com. Съществува голям ентусиазъм, че в крайна сметка универсалната изкуствена кръв може да революционизира спешната медицина и кръвопреливането, но практическото ѝ използване вероятно ще е през втората половина на това десетилетие или по-късно.
Лабораторно отгледани тъкани и органи за трансплантация
Изследователите също постигат напредък в тъканното инженерство – отглеждане или принтиране на човешки тъкани и органи в лабораторията за трансплантация. Визията е да се създават трансплантируеми кожа, хрущял, кръвоносни съдове и дори твърди органи, или от собствените клетки на пациента, или от стволови клетки, за да се облекчи недостигът на органи. Тази област включва напреднали техники като 3D биопринтиране, както и култивиране на органоиди и тъканни скелети в биореактори.
Пробиви в 3D биопринтирането
3D биопринтирането използва специализирани принтери, които наслагват живи клетки слой по слой, изграждайки тъкани по подобие на обикновен 3D принтер, който създава пластмасови обекти labiotech.eu. „Мастилото“ при биопринтирането всъщност е био-мастило: смес от живи клетки и биоматериали (като хидрогелове), които осигуряват структурна опора labiotech.eu. Използвайки дигитални чертежи – често получени от ЯМР или КТ сканирания – биопринтерите могат да изработят тъкани с форма, съответстваща на анатомията на пациента labiotech.eu. През последните две десетилетия има пионерски успехи в принтирането на прости тъкани. Още през 2001 г., например, лекари биопринтираха скеле за пикочен мехур, засято с клетки на пациента, и успешно имплантираха отгледания в лабораторията мехур в пациент labiotech.eu. По-скоро, през 2022 г., 20-годишна жена в САЩ получи 3D-принтирано ухо, направено от собствените ѝ хрущялни клетки – световен първи успех на биотехнологичния стартъп 3DBio Therapeutics labiotech.eu. А през 2023 г. хирурзи в Южна Корея извършиха революционна трансплантация на трахея, използвайки 3D-принтиран трахеален присадък, изработен по поръчка за пациента sciencefocus.com. Изкуствената трахея беше създадена с биоразградимо скеле (поликапролактон) и засята с клетки на пациента, и забележително е, че пациентът не се нуждаеше от имуносупресивни лекарства след трансплантацията sciencefocus.com. Шест месеца по-късно имплантираната трахея заздравяваше добре и дори развиваше нови кръвоносни съдове, което показва, че тялото интегрира изкуствения орган sciencefocus.com.
Тези случаи демонстрират потенциала на биопринтирането за персонализирани тъканни присадки. Въпреки това, принтирането на голям, сложен орган като сърце или бъбрек, който функционира дългосрочно в човешко тяло, е изключително по-трудно предизвикателство. „Ние сме ‘далеч’ от трансплантирането на сложни, с реален размер 3D-принтирани органи в хора,“ отбелязва ученият по биоматериали Дидарул Бхуиян, подчертавайки широко разпространеното мнение, че напълно принтирани сърца или бели дробове са все още на 20–30 години разстояние labiotech.eu. По-големите органи изискват сложно организирани типове клетки и вътрешни мрежи от кръвоносни съдове, които настоящата технология за биопринтиране все още не може да възпроизведе в човешки мащаб labiotech.eu. Въпреки това, напредъкът се ускорява. През 2022 г. United Therapeutics (също лидер в ксенотрансплантацията) 3D-принтира човешки белодробен скелет с 4 000 километра капиляри и 200 милиона алвеоли (въздушни торбички) – структура, която при тестове с животни може да обменя кислород като истински бял дроб labiotech.eu. Този принтиран белодробен „скелет“ все още не е напълно жив бял дроб, но е голяма стъпка към такъв; компанията има за цел да разработи трансплантируеми биопринтирани бели дробове за човешки изпитвания в рамките на няколко години labiotech.eu. Изследователи от Университета в Тел Авив също са биопринтирали малко „сърце с размер на заек“, съдържащо клетки, структури на кръвоносни съдове и камери – дори е проявило сърдечен ритъм в лабораторията labiotech.eu. А през 2024 г. екип, ръководен от Харвард, представи нов метод за биопринтиране за създаване на гъсти съдови мрежи: те принтираха миниатюрни кръвоносни съдове, облицовани с човешки мускулни и ендотелни клетки, които много точно имитират естествените кръвоносни съдове в парче сърдечна тъкан labiotech.eu. Този напредък в принтирането на съдова система беше приветстван като „значителен напредък към възможността да се произвеждат имплантируеми човешки органи“ labiotech.eu, тъй като осигуряването на кръвоснабдяване на орган е едно от най-големите предизвикателства при инженерството на цели органи.Търговските инвестиции в 3D биопринтирането отразяват неговия потенциал. Глобалният пазар на биопринтиране беше оценен на около 2 милиарда долара през 2022 г. и се очаква да нараства с над 12% годишно до 2030 г. labiotech.eu. Множество биотехнологични стартъпи и изследователски спин-офи се фокусират върху принтиране на тъкани за конкретни медицински приложения – от хрущял за възстановяване на стави до панкреатична тъкан за диабет. Както казва д-р Пауло Мариньо от биотехнологичната компания T&R Biofab, „Въпреки че е твърде рано да се каже, че 3D-биопринтирането може да бъде решението на настоящия недостиг на органи, то определено увеличава надеждите за частично решаване на проблема за някои органи или специфични индикации, или поне да запълни празнината между класическите медицински устройства и трансплантациите на органи“ sciencefocus.com. С други думи, биопринтираните конструкции могат да служат като временни или частични заместители (както в случая с трахеята) или да подпомагат отказващи органи, дори ако все още не можем да принтираме напълно функциониращо ново сърце. Тъкани с по-нисък риск, като кожа, кръвоносни съдове или хрущял, вероятно ще достигнат до пациентите първи. Всъщност, 2024 г. отбеляза първото одобрение от FDA на лабораторно отгледан тъканен имплант: инженерният продукт за кръвоносен съд, наречен Symvess, който може да се използва като спешен присадък при ранени пациенти (повече за това по-долу) fda.gov. С подобряването на техниките за биопринтиране, през следващите години може да видим повече „хибридни“ подходи, при които принтирани тъканни пластири или части от органи се използват за възстановяване или подсилване на човешки органи.
Органоиди и биоинженерни органни тъкани
Успоредно с 3D принтирането, учените използват стволови клетки, за да отглеждат миниатюрни органи в лабораторията, известни като органоиди. Органоидите са малки (често с размери в милиметри) 3D струпвания от клетки, които се самоорганизират в структури, които имитират истински органи – например мини-мозъци, мини-черни дробове или мини-сърца – включително някои от клетъчните типове и микроанатомията на целия орган news.stanford.edu. Вече над десетилетие органоидите са безценни в изследванията: мозъчните органоиди помагат за изучаване на неврологичното развитие, чревните органоиди моделират храносмилателни заболявания и т.н. news.stanford.edu. Въпреки това, органоидите исторически са имали едно ограничение: нямат кръвоносни съдове. Без съдова система, която да доставя кислород и хранителни вещества, органоидите могат да пораснат само до размера на сусамово семе (няколко милиметра), преди ядрото им да започне да гладува и умира news.stanford.edu. Този лимит на размера означава, че органоидите остават далеч от мащаба, необходим за терапевтична употреба.През 2025 г. голям пробив разреши този проблем – изследователи от Станфордския университет съобщиха за създаването на първите васкуларизирани органоиди: отгледани в лаборатория човешки сърдечни и чернодробни органоиди, които развиха собствени малки кръвоносни съдове news.stanford.edu. Чрез оптимизиране на коктейла от растежни фактори, давани на стволовите клетки, екипът индуцира органоидите да формират не само сърдечен мускул или чернодробни клетки, но и ендотелни клетки и гладки мускулни клетки, които се самоорганизират в разклонени мрежи от кръвоносни съдове news.stanford.edu. Под микроскоп получените сърдечни органоиди имаха реалистични микросъдове, преминаващи през сърдечната тъкан и доставящи хранителни вещества в целия мини-орган news.stanford.edu. Това е повратна точка за областта на органоидите: „Възможността да се отглеждат васкуларизирани органоиди преодолява основно препятствие в областта,“ казва д-р Оскар Абилез, съавтор на изследването от Станфорд news.stanford.edu. С вградени капиляри органоидите вече могат да растат по-големи и да оцеляват по-дълго. Те също така достигат по-зряла, функционална фаза, което ги прави по-добри модели за тестване на лекарства и болести – и потенциално по-добри градивни елементи за терапия news.stanford.edu.Изследователите си представят, че в бъдеще органоиди, получени от пациенти, могат да се използват за възстановяване на увредени органи. Например, вместо да чака за трансплантация на сърце, пациент с сърдечна недостатъчност може да получи имплант от лабораторно отгледана сърдечна тъкан, създадена от собствените му клетки. Ако тези тъканни присадки са васкуларизирани, те могат да се интегрират с кръвообращението на пациента и да продължат да живеят и функционират. „Идеята е, че ако органоидите имат съдова система, те могат да се свържат с васкулатурата на гостоприемника, което ще им даде по-голям шанс да оцелеят,“ обяснява д-р Абилез news.stanford.edu. Вече се правят първи стъпки в тази посока. В края на 2023 г. европейски изследователи имплантираха пластир от лабораторно отгледан сърдечен мускул върху болното сърце на 46-годишна жена като „мост към трансплантация“ терапия statnews.com. Пластирът, отгледан от стволови клетки до лист от биещ сърдечен мускул, частично възстановява функцията на сърцето за няколко месеца, като ефективно „ремускуларизира“ зони, увредени от предишен инфаркт statnews.com. Това помогна да се поддържа стабилно състоянието на пациентката, докато по-късно получи трансплантация на донорско сърце statnews.com. В Германия в момента тече клинично изпитване с 15 пациенти за по-нататъшно тестване на тези инженерни сърдечни пластири при напреднала сърдечна недостатъчност statnews.com. Такава биоинженерна тъкан все още не е предназначена да замени напълно трансплантацията на сърце, но както отбелязва водещият изследването кардиохирург, тя предлага „ново лечение за пациенти, които в момента са на палиативни грижи и имат смъртност 50% в рамките на 12 месеца“ – давайки им допълнително време и подобрена сърдечна функция, докато чакат донорски орган statnews.com. Външен експерт, д-р Ричард Лий от Харвард, похвали постижението като „наистина забележително… героично постижение“ да се пренесат стволово-клетъчни сърдечни пластири от лабораторни изследвания при маймуни към пациенти хора statnews.com. „Мисля, че това е важна стъпка напред,“ каза той пред медиите, макар и да предупреди „Не искам пациентите да се [пре]вълнуват от това“, докато по-големи изпитвания не докажат дългосрочни ползи statnews.com.
Отвъд сърцето, други лабораторно отгледани тъкани се приближават към реалната употреба. През декември 2024 г. Американската FDA взе историческо решение, като одобри първия тъканно-инженерен терапевтичен продукт за широко приложение: ацелуларен човешки кръвоносен съд (графт), наречен Symvess fda.gov. Този продукт, разработен от Humacyte Inc., по същество представлява лабораторно отгледан скеле за кръвоносен съд – създаден чрез култивиране на човешки съдови клетки върху биоразградима матрица, след което клетките се отмиват, за да остане тръба, богата на колаген, която имитира естествена артерия fda.gov. Хирурзите могат да вземат Symvess от рафта и да го имплантират на пациент за замяна на увредена артерия, а тъй като не съдържа живи клетки (само човешка извънклетъчна матрица), рискът от имунно отхвърляне е нисък fda.gov. FDA одобри Symvess специално за спешен ремонт на травматични увреждания на артерии на крака, когато собствените вени на пациента не са налични fda.gov. Това е сценарий, който често се среща при военни травми или сериозни инциденти. „Днешното одобрение предоставя важна допълнителна възможност за лечение на хора с васкуларна травма, произведена с помощта на напреднала тъканно-инженерна технология,“ каза д-р Питър Маркс, директор на центъра по биологични продукти към FDA fda.gov. Продуктът е тестван при над 50 пациенти; успява да възстанови кръвотока в повечето случаи, предлагайки решение за спасяване на крайник за някои, които иначе биха били изправени пред ампутация fda.gov. Symvess също е определен като приоритетен продукт от Министерството на отбраната на САЩ поради потенциала си да лекува наранявания на войници fda.gov. Одобрението му – със специални обозначения на FDA като RMAT (Advanced Therapy for Regenerative Medicine), които ускоряват прегледа – показва, че регулаторите все повече подкрепят напредъка на регенеративната медицина, достигащ до пациентите <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. Това също така потвърждава по-широката област: още биоинженерни тъкани (кожни присадки, хрущяли и др.) може да последват примера, ако докажат своята безопасност и ефективност.
В обобщение, тези развития в биопринтирането и тъканното инженерство показват, че лабораторно отглежданите тъкани постепенно преминават от лабораторията към клиниката. Вече видяхме първи успехи при хора с относително прости структури (като трахеи и кръвоносни съдове), както и ранни клинични изпитвания с по-сложни тъканни пластири. Докато отпечатването на напълно функционални органи като бъбреци или черен дроб все още е далечна перспектива, използването на лабораторно отглеждани тъкани за ремонт или подобряване на органи става реалност. Учените също така изследват креативни хибриди – например използване на животински органи като „биореактори“ за отглеждане на човешки органи чрез стволови клетки (в едно проучване от 2022 г. човешки стволови клетки са инжектирани в ембриони на прасета, за да се провери дали може да се развие орган-химера човек–прасе) labiotech.eu. Значителни научни и етични препятствия остават пред такива подходи и резултатите вероятно са на десетилетие или повече разстояние labiotech.eu. Междувременно комбинацията от биология на стволовите клетки, генно редактиране и биофабрикация отваря нови възможности за справяне с органната недостатъчност без винаги да е необходим човешки донор. „Въпреки че може да сме на няколко десетилетия от одобрението на първия 3D биопринтиран орган, справедливо е да се каже, че това може да бъде ключова област в бъдещето на трансплантациите на органи,“ заключава един анализ labiotech.eu. Напредъкът през последните няколко години – включително първия одобрен биоинженерен съд и първите успешни импланти на биопринтирани органи – подсказва, че тези футуристични терапии постепенно стават осъществими.
Ксенотрансплантация: Свински органи за хора – напредък и етика
Една особено смела стратегия за решаване на недостига на органи е ксенотрансплантацията: трансплантиране на органи от друг вид, обикновено прасета, в човешки пациенти. Прасетата се очертават като предпочитан източник поради размера и физиологията на органите им, които са подобни на човешките, както и защото съвременното генно инженерство може да модифицира прасешките органи, за да бъдат по-подходящи за човешкото тяло labiotech.eu. През януари 2022 г. светът стана свидетел на историческа ксенотрансплантация: хирурзи трансплантираха генетично модифицирано прасе сърце на 57-годишния Дейвид Бенет, който умираше от сърдечна недостатъчност и нямаше други възможности за лечение labiotech.eu, vox.com. Тази експериментална операция, извършена по специално разрешение за състрадателна употреба от FDA, беше първият път, когато сърце от генно редактирано прасе поддържа човешки пациент – Бенет живя около два месеца със сърцето на прасето, биещо в него vox.com. Въпреки че той и няколко други ранни реципиенти на прасешки органи в крайна сметка починаха (засега никой не е оцелял повече от няколко месеца) vox.com, labiotech.eu, тези случаи предоставиха безценни данни и доказаха, че прасешките органи могат да функционират в човешко тяло поне в краткосрочен план.Причината ксенотрансплантацията да става възможна сега е появата на усъвършенствани инструменти за редактиране на гени (като CRISPR). В продължение на десетилетия опитите за трансплантация на органи от шимпанзета или бабуини в хора завършваха катастрофално – често поради незабавно отхвърляне от имунната система или смъртоносно предаване на вируси – и такива опити бяха до голяма степен прекратени vox.com. Свинете обаче са по-далечни генетично от хората (което намалява някои рискове от междувидови вируси) и най-важното – техните геноми могат да бъдат редактирани, за да се намалят проблемите с отхвърлянето labiotech.eu, vox.com. Биотехнологични компании са създали свине с десетки генетични модификации, за да направят органите им по-съвместими с човешкия организъм. Например, базираната в Бостън компания eGenesis съобщи за свине с 69 генетични редакции: премахване на свински гени, които предизвикват имунен отговор при хората, и добавяне на човешки гени, които регулират съвместимостта на кръвта и други функции labiotech.eu. Тези свине също така имат инактивиран свински вирусен ген (PERV), за да се предотврати предаването на вируси labiotech.eu. United Therapeutics, чрез своята дъщерна компания Revivicor, по подобен начин е създала свине с десет генетични редакции, една от които е източникът на свинското сърце, трансплантирано на г-н Бенет labiotech.eu.
През изминалата година, регулаторните органи започнаха да дават зелена светлина на официални клинични изпитвания за тестване на свински органи при хора – значителна стъпка отвъд единичните случаи по състрадание. В началото на 2025 г. FDA даде разрешение на United Therapeutics да започне първото клинично изпитване на трансплантирани свински бъбреци при пациенти с терминална бъбречна недостатъчност labiotech.eu. Изпитването, което трябва да започне в средата на 2025 г., ще трансплантира редактираните свински бъбреци на United (наречени „UKidney“) на първоначална група от шест доброволци, за да се оцени строго безопасността и ефективността labiotech.eu. Друга компания, eGenesis, получи одобрение в края на 2024 г. да продължи с малко проучване за състрадателна употреба на своите свински бъбреци: първата трансплантация беше извършена на 25 януари 2025 г. в Massachusetts General Hospital на 66-годишен мъж с бъбречна недостатъчност labiotech.eu. Пациентът получи свински бъбрек с гореспоменатите 69 генетични редакции и, забележително, органът функционираше достатъчно добре, така че не се наложи диализа след това – за първи път от над две години той можеше да бъде без диализа labiotech.eu. Още двама пациенти са планирани да получат свински бъбреци от eGenesis през 2025 г. като част от тази серия labiotech.eu. Тези изпитвания имат за цел да демонстрират по-дългосрочно оцеляване и функция на свински органи при хора. Ако пациентите могат да живеят много месеци или дори години със свински бъбрек, това би било драматичен напредък, давайки надежда на хиляди на диализа. Изследователите също планират изпитвания със свински сърца, след като се съберат повече данни; през 2022 и 2023 г. екипи в Ню Йорк и на други места тестваха свински сърца в мозъчно мъртви човешки тела, за да проучат колко дълго могат да поддържат функция (едно такова сърце би 61 дни в мозъчно мъртъв реципиент, рекорд) nyulangone.org.Първоначалните резултати са предпазливо обнадеждаващи, но в областта открито се говори за оставащите несигурности. Отхвърляне може да настъпи дори при силно потискане на имунната система и генетични редакции – човешката имунна система все пак може бавно да увреди прасешкия орган. Съществуват и етични въпроси, преплетени с напредъка на ксенотрансплантацията. Биоетиците отбелязват, че първите реципиенти на прасешки органи по същество приемат много рискови, експериментални процедури с малък шанс за дългосрочно оцеляване, което повдига въпроси за информираното съгласие и експлоатацията на тежко болни пациенти vox.com. „На пръв поглед, това начинание може да изглежда като високомерие,“ пише един коментатор, отбелязвайки моралното напрежение между огромния потенциал на прасешките органи и реалността, че досега всеки пациент е починал в рамките на няколко месеца vox.com. Има и опасения за животните – производството на органи за хора означава отглеждане на прасета като донори на органи, често в силно контролирани лабораторни условия. Компании като United Therapeutics са изградили модерни съоръжения за прасета, свободни от патогени, за да отглеждат донорски прасета в стерилна среда (една такава ферма беше открита във Вирджиния през 2024 г., предназначена да отглежда около 125 прасета годишно при биосигурни условия) ir.unither.com, cbsnews.com. Благосъстоянието на тези прасета и етиката на използването на животни по този начин са предмет на активен дебат. Привържениците твърдят, че ако органът на прасе може да спаси човешки живот, това може да бъде етично оправдано, особено ако прасетата се третират хуманно; групите за правата на животните са по-скептични и настояват за търсене на алтернативи като синтетични органи.
Въпреки тези дебати, много експерти по трансплантация разглеждат ксенотрансплантацията като необходимо и временно решение на недостига на органи. Над 100 000 пациенти се нуждаят от органи в момента (само в САЩ) vox.com, а дори и най-оптимистичните сценарии за лабораторно отгледани органи предполагат десетилетия допълнителни изследвания. За разлика от това, свинските органи са налични днес. Ключът е да се докаже, че могат да работят безопасно. Учените са оптимисти, че чрез постепенни подобрения – може би комбинация от по-добри генетични редакции и нови лекарства за регулиране на имунната система – следващите изпитвания ще удължат преживяемостта на свинските органи в хора от само няколко месеца до една година или повече. „Много лидери в областта казват, че това е годината, в която свинските органи ще докажат убедително, че могат да помогнат за облекчаване на острия недостиг на човешки органи“, съобщава статия на списание Science science.org. Ако предстоящите изпитвания с бъбреци покажат дори умерен успех, това може да проправи пътя за по-големи ключови изпитвания и евентуално одобрение от FDA на определени свински органи за трансплантация, потенциално в следващото десетилетие. Регулаторите ще следят внимателно тези експерименти; протоколите за безопасност (за предотвратяване на всякаква кръстосана инфекция между видовете) и резултатите при пациентите ще определят времевата рамка. В най-добрия случай, до края на 2020-те години, ксенотрансплантацията може да премине от експериментална към одобрена клинична терапия за бъбречна или сърдечна недостатъчност. В най-лошия случай, непредвидени пречки (като имунни усложнения) могат да забавят напредъка и да върнат изследователите обратно в лабораторията.
Успоредно с научните предизвикателства, ксенотрансплантацията ще продължи да поражда етични и обществени размишления. Текущите диалози включват въпроси като това как да се приоритизират пациентите за изпитвания със свински органи, как да се осигури прозрачно съгласие и как да се наблюдава аспектът с животните. Както отбелязва етикът Л. Сид Джонсън, ранните експерименти с ксенотрансплантация датират от десетилетия (например известният случай с Baby Fae през 1984 г., когато сърце от бабуин е трансплантирано на бебе), и те са били посрещнати с противоречия vox.com. Днес, с по-добра наука, разполагаме и с по-добри етични рамки, но общественото приемане ще зависи от това дали тези трансплантации наистина спасяват или удължават живота. Ако свински бъбреци или сърца могат последователно да поддържат пациенти, търсенето ще бъде огромно – както и нуждата от мащабиране на производството на свински органи по етичен и медицински обоснован начин.
Перспектива: Следващите 5–10 години
Предстоящото десетилетие се очертава като трансформативен период за регенеративната медицина и трансплантацията. Въпреки че остават предизвикателства, постоянният поток от пробиви през последните няколко години подсказва, че това, което някога изглеждаше като научна фантастика – произвеждането на човешки органи и кръв – се доближава до реалността.
През следващите пет години можем да очакваме повече клинични изпитвания и евентуално първи одобрения в няколко области:
- Изкуствена кръв: Текущи изпитвания като британското проучване на лабораторно отгледана кръв и предстоящото изпитване на изкуствена кръв в Япония ще хвърлят светлина върху безопасността и издръжливостта на лабораторно създадените кръвни клетки aljazeera.com, english.kyodonews.net. До около 2030 г. експертите се надяват да преодолеят ценовите бариери и да започнат използването на лабораторно отгледана кръв за специфични нужди – например, за осигуряване на редки кръвни групи или лечение на пациенти със сложни нужди от преливане english.kyodonews.net. Синтетични кръвни продукти като ErythroMer може да навлязат в напреднали изпитвания, особено за военни или спешни случаи. Регулаторните агенции ще трябва да изготвят нови насоки за одобрение на кръв, която не идва от човешки донори – процес, който вече е в ход aljazeera.com. Ако напредъкът продължи, в рамките на 5–10 години може да видим ограничена търговска употреба на изкуствена кръв в спешни служби или отдалечени райони, въпреки че пълната замяна на системата за доброволно кръводаряване вероятно ще отнеме много повече време (ако изобщо се случи).
- Лабораторно отгледани тъкани: В близко бъдеще сравнително по-простите лабораторно отгледани тъкани ще достигнат първи до пациентите. Вече сме видели тъканно-инженерирана кожа и хрущял в експериментална употреба при жертви на изгаряния и травми на коляното, и тези продукти може да получат регулаторно одобрение с натрупването на повече данни. Одобрението на FDA за съдовия графт Symvess през 2024 г. fda.gov вероятно отваря вратата за други ацелуларни графтове (напр. тъканно-инженерирани сухожилия, сърдечни клапи или нервни проводници), ако покажат клинична полза. В рамките на 5–10 години биопринтирането може да доведе до търговски тъканни пластири за определени приложения – например, биопринтирани чернодробни пластири за временно подпомагане на отказващ черен дроб или отпечатани костно-хрущялни композити за ортопедична хирургия. Стартъпи активно работят по тези продукти, а нарастващият пазар подсказва за бъдеща вълна от кандидати.
- Органоиди и клетъчни терапии: Напредъкът в органоидите ще има най-голямо въздействие върху изследванията и разработването на лекарства в краткосрочен план, но също така ще допринесе за регенеративните терапии. Успехът на изпитването с пластир за сърце statnews.com подсказва, че клетъчните терапии (имплантиране на отгледани в лаборатория клетки или тъкани) може да станат по-чести. След 5–10 години може да видим регулаторно одобрение на първите терапии, при които тъкан, получена от стволови клетки, се имплантира за възстановяване на орган. Това може да включва пластири от сърдечен мускул за преживели инфаркт или клъстери от панкреатични островни клетки за диабет тип 1. Такива лечения вероятно ще бъдат класифицирани като напреднали биологични продукти и ще преминават през строги клинични изпитвания, но прецедентът вече се създава от изпитвания като това в Германия. Освен това, с нарастването и васкуларизацията на органоидите news.stanford.edu, границата между „органоид за изследвания“ и „имплантируема тъкан“ ще се размива. Възможно е след десетилетие пациент с чернодробно заболяване да получи инфузия от чернодробни органоиди за възстановяване на част от чернодробната функция – концепция, която изследователите вече тестват при животни.
- Ксенотрансплантация: Следващите няколко години са решаващи за трансплантациите от прасе към човек. Ако изпитванията на United Therapeutics и eGenesis за бъбречни трансплантации покажат положителни резултати (например, бъбреците от прасе функционират месеци наред при пациенти без усложнения), това ще бъде повратен момент. След 5 години (2030) може да видим по-голямо фаза II/III изпитване на прасешки бъбреци и евентуално прасешки сърца. Оптимистично, първите условни одобрения за ксенотрансплантационен орган може да са възможни след около 10 години, най-вероятно за бъбречни трансплантации, тъй като пациентите с бъбречна недостатъчност имат диализа като резервен вариант (което прави изпитванията донякъде по-безопасни). От друга страна, всяко сериозно препятствие – като неочаквани имунни реакции или вирусно предаване – може да забави напредъка и да подчертае нуждата от допълнителни генетични модификации при прасетата. Регулаторни органи като FDA ще възприемат консервативен подход, изисквайки солидни доказателства за безопасност и полза за пациента. Етично, може да има и обществени изслушвания или разработени насоки за това как да се използват прасешки органи, ако станат приложими – включително как да се контролира развъждането на прасета и как да се осигури информирано съгласие от пациентите, на които се предлага прасешки орган. Международно, други страни (например Китай, където има активни изследвания по ксенотрансплантация) също могат да играят роля в напредъка или одобрението на тази технология. В обобщение, до средата на 2030-те години ксенотрансплантацията може да премине от експериментална към животоспасяваща опция за определени органни заболявания, като драстично разшири наличността на органи – но ще е необходимо да се преодолеят научни, регулаторни и етични предизвикателства в междинния период.
Гледайки още по-напред, конвергенцията на тези области може в крайна сметка да реши недостига на органи по устойчив начин. Възможно е биопринтирането и стволовите клетки в крайна сметка да произведат напълно имплантируеми човешки органи, премахвайки зависимостта както от донори, така и от животни. Настоящият консенсус сред експертите е, че отпечатването на сложен орган или отглеждането му от стволови клетки до степен на трансплантируемост ще отнеме поне още 20 години изследвания и развитие labiotech.eu. Въпреки това, постепенните постижения ще продължат да носят ползи за пациентите по пътя – например, трансплантации без имуносупресанти (вече демонстрирани в случая с 3D-принтираната трахея) могат да станат по-чести, докато се учим да персонализираме тъкани и органи за всеки пациент sciencefocus.com. Правителствата и публичните агенции увеличават подкрепата си за регенеративната медицина: САЩ и ЕС са стартирали инициативи и програми за финансиране за насърчаване на биофабрикационните технологии, а регулаторни пътища (като RMAT обозначението на FDA) са създадени, за да ускорят одобрението на обещаващи терапии fda.gov. Включването на основни държавни органи също помага за стандартизирането на етичните практики, като гарантиране на хуманното отношение към животните при ксенотрансплантация или равнопоставен достъп на пациентите до лабораторно отгледани органи, когато те станат достъпни.
В заключение, областта на изкуствената кръв, органи и тъкани напредва на няколко фронта. Само през последните 12 месеца бяха постигнати световни първи постижения – от лабораторно отгледана кръв при хора aljazeera.com, до 3D-принтирани части на тялото, които спасяват животи sciencefocus.com, до бъбреци от прасе, поддържащи човек без диализа labiotech.eu, до пластири от сърдечен мускул, които възстановяват отказващи сърца statnews.com. Всяко пробивно постижение идва със своите предизвикателства и поуки, но заедно те сигнализират за бъдеще, в което нуждата от орган или кръв вече няма да означава надежда за човешки донори. Вместо това пациентите може да получат персонализирано решение: може би флакон с произведена кръв, или регенерирана тъкан, отгледана от собствените им клетки, или дори – орган от прасе, генетично пригоден за тях. Постигането на тази визия ще изисква продължаваща научна изобретателност, стриктни клинични изпитвания, внимателна регулация и обмислен етичен надзор. Както един експерт кратко каза, „това определено увеличава надеждите“, че можем „частично да решим проблема“ с недостига на органи в не толкова далечното бъдеще sciencefocus.com. С постоянни усилия през следващото десетилетие, това, което сега е експериментално, може да стане рутинно – предоставяйки лабораторно и животински отгледани спасители на пациенти, които се нуждаят от тях, и въвеждайки нова ера в трансплантациите.
Източници: Последни новини и експертни коментари относно изкуствена кръв, тъканно инженерство и ксенотрансплантация, включително Al Jazeera aljazeera.com, Labiotech.eu labiotech.eu, BBC Science Focus sciencefocus.com, Stanford Medicine News news.stanford.edu, прессъобщение на FDA fda.gov, Vox vox.com и репортажи на Nature/STAT statnews.com.
