Jednoduchá odpověď na otázku „Je možné vypěstovat ledvinu?“ zní „Ano“, protože doktor Marc Hammerman a jeho kolegyně Sharon Rogersová, MS, to dokázali – a to s větším úspěchem než všichni ostatní vědci na světě.
Složitější odpověď začíná slovem „Ano“ a pokračuje vyprávěním o výzkumné cestě, která začala v roce 1996, kdy si Hammerman a Rogersová položili právě tuto otázku. Hammerman je ředitelem renálního oddělení na Lékařské fakultě Washingtonské univerzity a Barnes-Jewish Hospital. Rogers je v rámci této divize instruktorem výzkumu v oblasti medicíny.
„Thomas Edison definoval genialitu jako 1 procento inspirace a 99 procent potu,“ říká Hammerman. „Naše inspirace přišla, když jsme vyslovili hypotézu o pěstování nových orgánů, ledvin a endokrinní slinivky pomocí transplantovaných prasečích embryonálních orgánových primordií jako výchozího materiálu. Už 17 let jsme ve fázi potu, kdy se snažíme dokázat, že to lze.“
Hammerman je lídrem v rozvíjejícím se oboru organogeneze, který se zaměřuje na pěstování nových orgánů pomocí shluků embryonálních buněk získaných ze zvířat, jako je prase. Tyto shluky se nazývají orgánová primordia. Na rozdíl od kmenových buněk se primordia orgánů nemohou vyvinout v žádný typ buněk. Spíše jsou uzamčeny k tomu, aby se staly určitým typem buněk nebo jedním ze souboru buněčných typů, které tvoří orgán.
Složitý orgán k vypěstování
„Výzvou při pěstování ledvin je, že se jedná o velmi komplikovaný orgán; potřebujete stovky různých typů buněk, aby ledvina fungovala, a ty se musí spojit v přesně správné konfiguraci,“ říká Hammerman. „Je to výzva, které se zatím nikdo nepřiblížil pomocí embryonálních kmenových buněk, protože proces sestavování je tak složitý, že nemůžeme přijít na to, jak ho řídit.“
Genialita Hammermanovy a Rogersovy techniky spočívá v tom, že prasečí embryonální ledviny, které transplantují potkanům, se již umějí samy sestavit. Kromě toho vědci zjistili, že po transplantaci do hostitele primordia přitahují krevní cévy potřebné pro fungování orgánu. Co však činí jejich patentovaný přístup skutečně jedinečným, je schopnost vytvořit dokonalou ledvinu, která vylučuje moč, což se jiným výzkumníkům se stejným úspěchem nepodařilo.
„Dosáhli jsme toho tím, že jsme transplantovali nejen embryonální ledvinu, ale také část, která se diferencuje v močovod. Jakmile se tato část vyvine, chirurgicky propojíme transplantovaný močovod s močovodem hostitele,“ říká Hammerman. „Všechny tyto postupy jsou nesmírně pracné a zahrnují jemnou mikrochirurgii sotva viditelných orgánů.“
Jiné výzkumné skupiny tento postup reprodukovaly s podobnými výsledky, ale neusilovaly o zdokonalení této techniky. Hammerman se domnívá, že důvodem je jednoduše to, že to, co dělají, je nesmírně obtížné.
„Přijít s konceptem transplantace embryonální ledviny a myslet si, že by se mohla vaskularizovat a diferencovat v dokonalou ledvinu – to je pozoruhodný nápad,“ říká. „Ale v určitém okamžiku se potenciál musí změnit v realitu. A to je těžké. Každý krok vědeckého procesu, který vede k aplikaci u lidí, je obtížný. Geneze nápadu je nejtěžším krokem, ale je to spíše tvůrčí úsilí. Další kroky zahrnují spoustu tvrdé práce – řešení velkého množství problémů, některých očekávaných, některých překvapivých, které jsou nutné už jen proto, aby se technologie dostala tam, kde by mohla být užitečná jako klinický nástroj.“
Ačkoli do okamžiku, kdy bude možné transplantovat prasečí primordiální ledviny lidem za účelem vypěstování nových ledvin, zbývají ještě roky, technika pokročila do té míry, že nové ledviny vypěstované u potkanů umožnily zvířatům žít sedm až osm dní po vyjmutí původních ledvin.
„Dalším krokem bude transplantace prasečích primordiálních ledvin primátům. To však neuděláme, dokud nevymyslíme režim potlačení imunity, který umožní růst a diferenciaci ledviny, a tato nová ledvina bude muset udržet zvíře naživu po delší dobu,“ říká Hammerman.
Transplantace slinivky
Přesun k primátům se již podařil díky práci Hammermana a Rogerse, kteří transplantovali prasečí embryonální slinivku jako prostředek léčby diabetu 1. a 2. typu u lidí.
„Když transplantujeme primordia slinivky primátům, diferencují se v beta buňky, které se pak v hostiteli množí,“ vysvětluje Hammerman. „Dokážeme vyléčit cukrovku u diabetických potkanů a o dost zlepšit glukózovou intoleranci u diabetického primáta, i když se nám nepodařilo cukrovku zcela vyléčit dlouhodobě; během měsíce nebo dvou primát vyžaduje inzulin. Nebudeme uvažovat o tom, že bychom požádali FDA o povolení přejít ke zkouškám na lidech, dokud nebudeme schopni zajistit, aby diabetický primát nevyžadoval inzulin po dobu alespoň šesti měsíců.“
Hammerman se nikdy nepovažoval za trpělivého člověka, dokud nezačal pracovat v organogenezi, ale tato vlastnost a průkopnický duch se ukazují jako nezbytné vlastnosti pro práci v tomto oboru. „Často, když člověk dělá vědu, je možné jít do literatury a najít někoho, kdo se setkal s podobným problémem jako vy, a přijít na způsob, jak ho vyřešit,“ říká Hammerman. „To ale není náš případ. My razíme cestu, což znamená, že je tu spousta pokusů a omylů. Samotné experimenty jsou časově náročné. Vypěstovat prasečí ledvinu u potkana trvá 120 dní, protože tak dlouho to trvá u prasete. Takže než se dozvíme, zda se experiment podařil, uplynou čtyři měsíce.“
Stojí pěstování ledvin a slinivky za čas a úsilí? Hammermanova odpověď zní: „Ano.“
„Každý rok je k dispozici přibližně 10 000 ledvin pro transplantaci pacientům v konečném stadiu onemocnění ledvin,“ říká. „Seznamy čekatelů na transplantaci ledviny však mohou dosáhnout až 100 000 osob. Většina pacientů umírá na toto onemocnění dříve, než je orgán k dispozici. A pokud se nám podaří vyvinout lék na transplantaci obou typů cukrovky, přineslo by to prospěch desítkám milionů lidí. Jsem přesvědčen, že terapie založené na pěstování nových orgánů budou součástí běžné lékařské praxe do poloviny 21. století.“
.