Jak stworzyć świat, w którym nikt nie umiera, czekając na przeszczep

Przez blisko pół wieku naukowcy próbowali przeprowadzić operację transplantacji organów zwierzęcych do człowieka, goniąc za marzeniem, które pomogłoby setkom tysięcy osób potrzebujących przeszczepu ratującego życie. Ryzyka różnego rodzaju, szczególnie przeniesienia wirusa PERV ze świni na ludzi, były jednak zawsze zbyt wielkie, opóźniając badania - aż do teraz. W oszałamiającej prelekcji genetyk Luhan Yang mówi o przełomie, którym było użycie CRISPR, technologii edycji genów. Dzięki niej wraz z kolegami stworzyła świnie nie przenoszące wirusa i tym samym umożliwiła bezpieczne wyhodowanie świń z organami nadającymi się do przeszczepu. Dowiedz się więcej o tych przełomowych badaniach oraz o tym, w jaki sposób mogą rozwiązać problem niedoboru organów.

Witajcie.

Chciałabym przedstawić wam Łajkę.

Łajka to dla nas po prostu słodka świnka.

Jednak dla setek tysięcy pacjentów
potrzebujących organu ratującego życie

Łajka jest symbolem nadziei.

Począwszy od lat 70. XX wieku,

kiedy przeszczepy organów stały się
realnym rozwiązaniem

dla pacjentów z niewydolnością nerek
i innymi chorobami narządów,

ich dostępność jest istotną kwestią.

W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat

problem stał się bardziej palący
ze zwiększeniem zapotrzebowania na organy.

Obecnie w USA

jest blisko 115 tys. pacjentów

których życie zależy od przeszczepu.

W trakcie mojej prelekcji

jeszcze jeden pacjent trafi na tę listę.

Tylko dzisiaj około 100 osób
dostanie nowy organ,

szansę na nowe życie,

ale wciąż tego samego dnia

20 innych umrze, czekając.

Sytuacja jest rozpaczliwa

dla pacjentów, ich rodzin

i doktorów, którzy chcą robić więcej.

W niektórych częściach świata

problem ten stał się
niepokojącą kwestią społeczną.

Na przykład w Azji

media poinformowały,
że zdesperowani pacjenci

pozyskują organy
na okrutnym czarnym rynku.

To jasne, że trzeba rozwiązać ten kryzys.

Stawką są ludzkie życia.

Moją misją, jako biologa i genetyka,

stała się pomoc w rozwiązaniu problemu.

Dzisiaj mogę optymistycznie powiedzieć,
że jesteśmy na dobrej drodze

dzięki Łajce.

Użycie techniki edycji genów

umożliwiło stworzenie organów odpowiednich
do przeszczepienia do ciała ludzkiego,

które w bezpieczny sposób
można pobrać od świń.

Zanim zagłębimy się
w niewiarygodnej nauce,

która umożliwia takie odkrycia,

wyjaśnijmy, czym jest ksenotransplantacja.

To proces przeszczepiania
narządów zwierzęcych ludziom.

Pewnie chcecie zapytać,
dlaczego akurat narządy świń?

Bo niektóre świnie mają organy
o podobnych rozmiarach

i o fizjologii organów ludzkich.

W ciągu ostatnich 50 lat

pionierzy transplantacji
próbowali robić takie przeszczepy,

ale skutki były mizerne lub żadne.

Dlaczego?

Dwie podstawowe przeszkody
stały im na drodze do sukcesu.

Po pierwsze problemem jest
odrzucenie przeszczepu.

Kiedy układ odpornościowy
postrzega nowy organ jako obcy,

odrzuca go.

Po drugie, szczególnie odnosi się to
do organów pochodzących od świń,

każda świnia przenosi wirusa,
który dla niej jest niegroźny,

ale może przenosić się na ludzi.

Mowa o endogennym
retrowirusie świń (PERV),

który może potencjalnie spowodować
wirusową epidemię przypominającą HIV.

Bez skutecznego rozwiązania tych problemów

dziedzina ksenotransplantacji tkwiła
w martwym punkcie przez ponad 10 lat.

Postęp był niewielki, do teraz.

Powiem wam, jak znalazłam się
tu dzisiaj z historią o Łajce.

Moja przygoda zaczęła się
w masywie Emei Shan w Chinach.

Miejsce jest szeroko opisywane
w wielu legendach,

jak "Przyczajony tygrys, ukryty smok".

To miejsce, które nazywam domem.

Dorastając w górach,

czułam silny związek z naturą.

To ja w wieku 7 lat.

Stoję przed starą buddyjską świątynią,

z małpką na ramieniu.

Wciąż żywo pamiętam,
jak razem z przyjaciółmi

próbowaliśmy odwrócić uwagę małp
rzucaniem orzeszków,

żeby móc przekroczyć dolinę.

Kochałam naturę.

Kiedy nadszedł czas wyboru,
jaką dziedziną nauki się zajmę,

wybrałam biologię
na Uniwersytecie Pekińskim.

Jednak im więcej się uczyłam,

tym więcej miałam pytań.

Jak nasz kod genetyczny
może tak przypominać zwierzęcy,

jeśli wyglądamy tak różnie?

Jak nasz układ odpornościowy radzi sobie
z walką z tak wieloma patogenami,

wiedząc, jak nie atakować samego siebie?

Takie właśnie pytania mnie dręczyły.

Brzmię jak kujon, ale, jak wiecie,
jestem naukowcem.

Po studiach postanowiłam,
że nie chcę tylko zadawać takich pytań,

chcę na nie odpowiedzieć, co też zrobiłam.

W 2008 roku udało mi się dostać

na studia doktoranckie na Harvardzie

pod kierunkiem dr. George'a Churcha.

Pracując w jego laboratorium,

uczyłam się i eksperymentowałam
z kodem genetycznym ssaków.

Jeden z tych eksperymentów

szczególnie zbliżył mnie do Łajki.

W 2013 roku razem z kolegami
wprowadziliśmy zmiany do ludzkiej komórki

przy pomocy narzędzia,
o którym mogliście słyszeć:

CRISPR.

Byliśmy jedną z pierwszych dwóch grup,

które doniosły o skutecznym użyciu
tego narzędzia do zmian DNA.

To był ekscytujący moment
w dziedzinie odkryć naukowych.

Narzędzie edycji genów CRISPR
składa się z dwóch elementów.

Pierwszym z nich jest enzym CRISPR,

drugim jest tak zwany przewodnik RNA.

Można to sobie wyobrazić
jako genetyczne nożyczki z mikroskopem.

Mikroskopem jest przewodnik RNA,

który prowadzi nożyczki
tam, gdzie mają ciąć,

i mówi: "To tu".

Enzym CRISPR rozcina DNA
i naprawia je w pożądany sposób.

Wkrótce po przedstawieniu naszego badania

lekarze ze szpitala Mass General
zainteresowali się zastosowaniem

naszego odkrycia w medycynie.

Skontaktowali się z nami,

dzięki czemu wspólnie dostrzegliśmy
potencjał zastosowania CRISPR

w rozwiązaniu problemu
niedoboru narządów.

Jak się to odbywa?

To proste, choć złożone.

Zaczęliśmy od zmian w komórce świni,
tak by stała się odporna na wirusa

oraz by nie była zwalczana
przez układ odpornościowy.

Jądro komórkowe wprowadza się
do jajeczka świni,

któremu następnie pozwala się
przekształcić w embrion.

Embrion jest wtedy umieszczany
w macicy matki-surogatki,

gdzie rośnie i staje się prosięciem.

Zasadniczo to proces klonowania.

Prosię wykształca organy,
których kod genetyczny

ma szansę zostać przyjęty
przez ludzki system odpornościowy.

W 2015 roku nasz zespół zdecydował
zmierzyć się najpierw z problemem wirusa.

Chcieliśmy wyciąć
wszystkie 62 kopie wirusa PERV

z genomu świni,

ale w tamtym czasie była to
prawie niewykonywalna misja.

Nawet z użyciem CRISPR

mogliśmy dokonać zaledwie
dwóch czy trzech zmian w komórce.

Rekord liczby zmian do przeprowadzenia
w pojedynczej komórce wynosił 5.

Musieliśmy zwiększyć wydajność co najmniej
dziesięciokrotnie, by odnieść sukces.

Na drodze setek prób
i bardzo ostrożnego planowania

udało nam się zniszczyć wirusa

i pobić rekord.

Co ważniejsze, nasze badania pokazały,

że możemy wyeliminować niebezpieczeństwo

przeniesienia się wirusa na człowieka.

Dzięki zmodyfikowanej komórce
i technice klonowania,

nasz startup eGenesis
w zeszłym roku wyprodukował Łajkę,

pierwszą świnię tego rodzaju
urodzoną bez PERV.

(Brawa)

Łajka reprezentuje
pierwszy podstawowy krok

do osiągnięcia
bezpiecznej ksenotransplantacji.

Jest również podstawą,

na której możemy przeprowadzać
dalsze modyfikacje genetyczne,

będące rozwiązaniem
problemu immunologicznego.

Od tamtego czasu stworzyliśmy
ponad 30 świń wolnych od PERV,

pewnie najbardziej zaawansowanych
zmodyfikowanych genetycznie zwierząt

żyjących na świecie.

Łajka otrzymała imię po sowieckim psie,

pierwszego zwierzęcia,
które wystrzelono na orbitę Ziemi.

Mamy nadzieję, że Łajka z rodzeństwem

doprowadzi nas do nowego etapu
rozwoju medycyny i nauki.

Wyobraźmy sobie świat, w którym pacjenci
cierpiący na niewydolność wątroby

mogą zostać ocaleni dzięki nowej wątrobie

bez konieczności czekania na dawcę

i śmierć innego człowieka.

Wyobraźmy sobie świat, w którym cukrzycy

nie będą musieli polegać
na insulinie po każdym posiłku,

bo będzie można dostarczyć im
dobre komórki trzustki,

które same wyprodukują insulinę.

Wyobraźmy sobie świat,
w którym osoby z niewydolnością nerek

nie muszą znosić dializ.

Walczymy, by stworzyć taki świat,

świat bez niedoborów narządów.

W końcu mamy narzędzie
do zmierzenia się z problemem,

który wcześniej był nie do pokonania.

Łajka jest tylko
początkiem naszej podróży.

Musimy być pokorni w obliczu natury,

bo wciąż jest wiele problemów,
które należy rozwiązywać,

w tym immunologia

i kwestie, których możemy obecnie
nawet się nie spodziewać.

Jesteśmy odpowiedzialni za wprowadzenie
przełomowych odkryć naukowych

do medycyny w celu ratowania życia
czekających pacjentów.

Dziękuję bardzo.

(Brawa)

Chris Anderson: Luhan,
wykonałaś wspaniałą pracę.

Podejdź, proszę.

Jakie będą kolejne kroki?
Pozbyłaś się już wirusa.

Macie nadzieję dojść do punktu,

w którym ciało ludzkie
nie odrzuci przeszczepu.

Co należy w tym celu zrobić?

Luhan Yang: To bardzo
skomplikowany proces.

Musimy wyciąć antygen z genomu świń.

Wiele też się można nauczyć
na podstawie raka:

w jaki sposób rak atakuje lub omija
nasz system odpornościowy.

W ten sposób można skorzystać
ze sztuczki używanej przez raka

w trakcie przeszczepiania narządu od świni

i oszukać nasz system odpornościowy,
tak by go nie atakował.

CA: Jeśli miałabyś oszacować,
kiedy spodziewasz się

pierwszego udanego przeszczepu?

LY: Podawanie jakiejś daty byłoby
z mojej strony nieodpowiedzialne.

CA: Jesteśmy na TED. To normalne.

LY: Pracujemy dzień i noc,

żeby umożliwić pacjentom
takie przeszczepy.

CA: Nie powiesz nawet, czy sądzisz,
że mogłoby się to stać

w ciągu na przykład 10 czy 5 lat?

LY: Z pewnością mamy nadzieję na 10 lat.

(Śmiech)

CA: Jest wśród nas wiele osób,
które są podekscytowane perspektywą,

potencjał jest ogromny.

Są także inni, którzy powiedzą:

"Ta świnka jest zbyt słodka.

Ludzie nie powinni czerpać korzyści
z czegoś tak słodkiego".

Czy masz dla nich odpowiedź?

LY: Jasne.

Wyobraźcie sobie, że jedna świnka
może uratować życie 8 osób.

Podobnie jak w przypadku dawstwa od ludzi,

jeśli pobierzemy tylko jedną nerkę,

świnka może żyć dalej.

Jesteśmy więc świadomi różnych problemów,

ale myślę, że naszym celem jest
przede wszystkim odpowiedzieć

na medyczne potrzeby
pacjentów i ich rodzin.

CA: I nie wolno używać tego argumentu,
jeśli się je bekon, prawda?

LY: Słusznie.

(Śmiech)

CA: Luhan, bardzo ci dziękuję.
LY: Dziękuję bardzo.

(Brawa)