İnsan mini böbreklerinin domuzlara ilk nakli, binlerce bağışlanan organın israfını önlemenin yolunu açıyor

İspanya organ nakillerinde dünya lideri olmasına rağmen, her yıl binlerce insan ihtiyaç duyduğu bağışlanmış böbreğe ulaşamıyor. Aynı durum diğer organlar için de geçerli. Küresel ölçekte ise sorun çok daha ciddi; milyonlarca kişi etkileniyor ve yaşlanan nüfus nedeniyle bekleme listeleri büyümeye devam ediyor. Amerika Birleşik Devletleri'nde her gün on yedi kişi böbrek nakli beklerken hayatını kaybediyor ve her dokuz dakikada bir yeni hasta bekleme listesine ekleniyor. Bu durum, sağlık sistemlerini birkaç yıl içinde çökertecek bir tehdit oluşturuyor. Bugün, İspanyol araştırmacıların öncülüğünde gerçekleşen biyomedikal bir atılım, insan mini böbrekleri kullanılarak nakil bekleme listelerini hafifletmek için yeni bir yol açıyor.

Bu organoidler, birkaç kök hücre kümesi olarak başlar ve daha sonra bir iğne başından biraz daha küçük minik toplara dönüşür. Bu noktada, vücudun farklı organlarının yapısına benzeyen özelleşmiş bir hücre yapısına sahip olurlar; bu da onları hastalıkları incelemek veya toksikoloji testleri yapmak için ideal kılar.

Yeni çalışma, bu yapıların insanlarda nakil için de kullanılıp kullanılamayacağını araştırmada bir adım ileri gidiyor. Araştırmacılar, insan kök hücrelerinden böbrek organoidleri geliştirdiler, kültürlediler ve bunları büyük miktarlarda ve uygun maliyetli bir şekilde nasıl üretebileceklerini ilk kez göstererek, gelecekteki uygulamalarını hastalara daha da yakınlaştırdılar.

Çalışmayı, bir yıl öncesine kadar Katalonya Biyomühendislik Enstitüsü'nde (IBEC) ICREA araştırma profesörü olan ve şu anda Katalonya Hükümeti Araştırma ve Üniversiteler Bakanı olan 47 yaşındaki Barselonalı biyolog Nuria Montserrat yönetiyor.

Salvador Illa hükümetindeki görevini üstlenmeden önce Montserrat, bu hücre kültürlerinin rejeneratif tıpta kullanımını teşvik etmek için on yıldan fazla zaman harcamıştı. Şimdi, Ulusal Transplantasyon Örgütü de dahil olmak üzere çeşitli İspanyol kurumlarından bilim insanları ve Kaliforniya Üniversitesi'nden araştırmacılarla birlikte ekibi, nakilden önce organı canlı tutmak ve vücut dışında oksijenlendirmek için ameliyathanelerde yaygın olarak kullanılan normotermik perfüzyon makinelerini kullanarak insan böbrek organoidlerini ilk kez domuz böbreklerine başarıyla nakletti. Bu teknik, insan hücrelerinin hayvanın organına entegre olmasını sağlar. Araştırmacılar, ilk kez bu böbrekleri, çıkarıldığı canlı hayvanlara yeniden naklederek işlevselliklerini ve reddedilmediklerini kanıtladılar. Çalışma, bu Cuma günü Nature Biomedical Engineering adlı özel dergide yayınlandı.

Montserrat , EL PAÍS'e bir sonraki adımın, tekniği insan kadavralarından alınan organlar üzerinde test etmek olduğunu açıklıyor. "Her yıl 1.000'den fazla böbrek, nakil için uygun olmadığı için atılıyor. Şimdi bunları araştırma amaçlı kullanma fırsatımız var." Nihai hedef, nakil bekleme listelerini azaltmak ve nakil için uygun böbrek sayısını artırmak.

Bu amaçlara uygun insan organoidleri üretmek son derece karmaşık bir süreç. Montserrat, "On yıl önce fikrimiz sıfırdan bir insan böbreği yaratmaktı, ama bu çok safçaydı." diye açıklıyor. "Böbrek, 23 farklı türde özelleşmiş hücreye sahip en karmaşık organlarımızdan biri," diye ekliyor.

Yeni böbrek organoidleri, domuz organlarına entegre edildiklerinde neredeyse görünmez hale geliyorlar (atardamarları tıkamadan geçebilmeleri için yaklaşık 200 mikronluk olmaları gerekiyor), ancak halihazırda 19 farklı spesifik hücre türü içeriyorlar. Gelecekteki bir ağın omurgasını oluşturan İspanya genelindeki kurumlarla yapılan iş birliği sayesinde (Barselona'da mini organların geliştirilmesi, Zaragoza'da üretilen perfüzyon cihazları kullanılarak A Coruña'da domuzlara yapılan deneyler ve nakil işlemleri ve Madrid'deki Carlos III Sağlık Enstitüsü'nde bağışıklık tepkisinin analizi), bu teknik bir kavram kanıtı olarak gösterildi.

Küresel organ kıtlığı, insan nakilleri için domuz organlarının kullanılmasını tetikledi. Şimdiye kadar en başarılı vakalardan biri, virüsleri ortadan kaldırmak ve vücuduyla daha uyumlu hale getirmek için genetiği değiştirilmiş bir domuz böbreği nakli yapılan 67 yaşındaki Amerikalı Tim Andrews'un vakasıydı. Operasyon, Massachusetts Genel Hastanesi'ndeki doktorların sorunlara neden olması nedeniyle birkaç gün önce onu çıkarmasına kadar başarılıydı. Andrews, implantla 271 gün yaşadı ve bu bir dünya rekoruydu. Bu nakilleri alan ilk iki hasta işlemden kısa bir süre sonra öldü ve üçüncüsü, vücudu reddetmeden önce 130 gün boyunca organa sahip olabildi. Diğer yaşayan hastalar da bu hayvanlardan deneysel kalp ve karaciğer nakilleri aldılar, ancak bunların etkililiği hala oldukça belirsiz. Şimdilik, bu tür prosedürler gerekli insan organı bulunana kadar zaman kazanmak için bir köprü olarak görülüyor.

New York'taki Carlos III Üniversitesi ve Mount Sinai Hastanesi'nde immünolog ve çalışmanın ortak yazarı olan Jordi Ochando'ya göre, insan organoidleri artık yeni bir alan olarak ortaya çıkıyor. "Genellikle bir hasta, organ reddi nedeniyle bir değil, birkaç böbrek nakli oluyor. Bu teknikler, greftlerin hastayla daha uyumlu hale getirilmesine ve sorunların önlenmesine yardımcı olabilir," diye açıklıyor. Dahası, bu analoglar "nakil için atılan insan böbreklerinde mevcut organ sayısını artırmak için kullanılabileceği gibi, transgenik domuz böbreklerinde de alıcıyla daha uyumlu hale getirmek için kullanılabilir," diye açıklıyor.

Çalışmanın ortak yazarı biyokimyacı Elena Garreta , yüksek kaliteli mini böbreklerin büyük miktarlarda ve yüksek güvenilirlikle üretildiği ilk sefer olduğunu vurguluyor. "Şimdiye kadar, geleneksel yöntemlerle bu dokulardan yaklaşık 40 tane üretebiliyorduk. Şimdi, sistemimiz sayesinde tek bir deneyde 30.000 tane üretebiliyoruz ve ayrıca hepsinin yüksek kalitede olduğunu doğruladık," diye belirtiyor. Önümüzde hâlâ yıllarca sürecek çalışmalar var, ancak bu gelişmenin terapötik uygulamalara birçok kapı açtığına inanıyor.

Ulusal Transplantasyon Örgütü (ONT) direktörü ve çalışmanın ortak yazarı Nefrolog Beatriz Domínguez-Gil , bu araştırmanın arka planını çiziyor. “40 ülkede yapılan son bir araştırmaya göre, Avrupa'da herhangi bir günde 77.000'den fazla hasta böbrek nakli bekliyor. Bunlar, kişisel ve profesyonel yaşamlarında aksaklıklara neden olan uzun vadeli diyaliz tedavisine mahkum insanlar. Bu durum, yaşam beklentisini artıran ve diyalizden daha ucuz olan böbrek nakli ile tamamen değişiyor. Bu durum, daha fazla komorbiditeye sahip donörlerin ilerleyen yaşlanmasıyla daha da karmaşıklaşıyor. Bu, alternatif çözümler aramayı önemli hale getiriyor ve organoidler gelecek için olasılıklardan biri” diye açıklıyor. ONT direktörü, muhtemelen gelecek yıl bu araştırmada atılan insan organlarını kullanmaya başlamak için Barselona, ​​​​Madrid, Galiçya ve Kantabria'daki hastanelerle bir anlaşma olduğunu açıklıyor.

Bu insan dokularının uygulanmasının henüz çok uzakta olduğunu düşünen Domínguez-Gil, doktorun bu teknoloji için iki kullanım alanı öngördüğünü belirtiyor: Böbrek hastalığı olan bir kişinin böbreğini çıkarıp, domuzlarda kullanılan sisteme benzer bir sistemle tedavi edip tekrar nakletmek; ve bu tekniği, nakil için gerekli şartları taşımayan bağışlanmış organları yenilemek için kullanmak.

Brezilyalı hekim Leonardo Riella, Massachusetts Genel Hastanesi'nde Amerikalı hastaya domuz böbreği nakli yapan ekibin başındaydı. Bu çalışmada yer almayan Harvard Üniversitesi'nde böbrek nakli bölümü başkanı ve profesör, bunu harika bir ilk adım olarak övüyor. "Bu, insan böbrek organoidlerinin kısa bir süre için domuz böbrekleri içinde yaşayabileceğini ve entegre olabileceğini gösteren zarif ve yenilikçi bir kavram kanıtı. Rejeneratif tıp ve ksenotransplantasyonun [hayvandan insana] bir araya gelmesine doğru heyecan verici bir adım. Bundan sonraki temel zorluklar, uzun vadeli yaşayabilirlik elde etmek ve nakledilen organoidlerden gerçek böbrek fonksiyonunu göstermek olacak. İkincisi başarılabilirse, kronik böbrek hastalığı olan hastalarda böbrek fonksiyonunu geri kazandırmak için yeni tedavilere yol açabilir," diye vurguluyor.

Santander'deki Marqués de Valdecilla Üniversitesi Hastanesi'nin immünoloji bölüm başkanı Marcos López-Hoyos, bu tekniklerin henüz hayvan araştırmaları aşamasında olduğunu, ancak yine de "çok ilginç" olduklarını belirtiyor. "Bu çalışmada kullanılanlara benzer ex vivo perfüzyon yöntemleri kullanılarak böbrekler halihazırda kurtarılıyor. Organoidler, gerçek bir böbreğin tam bir kopyası olmasa da, onu yenileyebiliyor ve tedavi için muazzam bir potansiyel sunuyor," diye vurguluyor.