Răspunsul simplu la întrebarea „Este posibil să crești un rinichi?” este „Da”, deoarece Marc Hammerman, MD, și colega sa, Sharon Rogers, MS, au făcut acest lucru – și cu un succes mai mare decât orice alți cercetători din lume.
Răspunsul mai complex începe cu „Da”, iar apoi continuă povestind despre o călătorie de investigație începută în 1996, când Hammerman și Rogers și-au pus aceeași întrebare. Hammerman este directorul diviziei renale de la Washington University School of Medicine și Barnes-Jewish Hospital. Rogers este instructor de cercetare în medicină în cadrul acestei divizii.
„Thomas Edison a definit geniul ca fiind 1 la sută inspirație și 99 la sută transpirație”, spune Hammerman. „Inspirația noastră a venit atunci când am emis ipoteza de a crește noi organe, rinichi și pancreas endocrin, folosind primordiile de organe embrionare de porc transplantate ca material de plecare. Am fost în faza de transpirație a cercetării noastre timp de 17 ani, pe măsură ce am lucrat pentru a dovedi că acest lucru se poate face.”
Hammerman este un lider în domeniul în plină expansiune al organogenezei, care se concentrează pe cultivarea de noi organe folosind clustere de celule embrionare derivate de la animale precum porcul. Clusterele sunt cunoscute sub numele de primordii de organe. Spre deosebire de celulele stem, primordiile de organe nu se pot dezvolta în niciun tip de celule. Mai degrabă, ele sunt blocate pentru a deveni un anumit tip de celule sau unul dintre un set de tipuri de celule care alcătuiesc un organ.
Un organ complicat de crescut
„Provocarea creșterii unui rinichi este că este un organ foarte complicat; aveți nevoie de sute de tipuri diferite de celule pentru ca rinichiul să funcționeze, iar acestea trebuie să se adune exact în configurația corectă”, spune Hammerman. „Este o provocare pe care nimeni nu s-a apropiat de a o îndeplini folosind celule stem embrionare, deoarece procesul de asamblare este atât de dificil încât nu ne putem da seama cum să îl dirijăm.”
Geniul tehnicii lui Hammerman și Rogers este că primordiile de rinichi embrionar de porc pe care le transplantează în șobolani știu deja cum să se autoasambleze. În plus, cercetătorii au descoperit că, odată transplantate în gazdă, primordiile atrag vasele de sânge necesare pentru ca organul să funcționeze. Cu toate acestea, ceea ce face ca abordarea lor brevetată să fie cu adevărat unică este capacitatea lor de a produce un rinichi perfect care excretă urină, lucru pe care alți cercetători nu l-au realizat cu același succes.
„Realizăm acest lucru prin transplantarea nu numai a rinichiului embrionar, ci și a părții care se diferențiază în ureter. Odată ce acesta se dezvoltă, conectăm chirurgical ureterul transplantat cu ureterul gazdei”, spune Hammerman. „Toate aceste proceduri sunt extrem de minuțioase și implică o microchirurgie delicată a unor organe abia vizibile.”
Alte grupuri de cercetare au reprodus acest proces cu rezultate similare, dar nu au urmărit perfecționarea tehnicii. Hammerman crede că motivul este că, pur și simplu, ceea ce fac ei este extrem de dificil.
„Să vii cu conceptul de a transplanta un rinichi embrionar și să te gândești că acesta ar putea deveni vascularizat și să se diferențieze într-un rinichi perfect – este o idee remarcabilă”, spune el. „Dar, la un moment dat, potențialul trebuie să se transforme în realitate. Și asta este greu. Fiecare etapă a unui proces științific care duce la o aplicație la oameni este dificilă. Geneza unei idei este cel mai dificil pas, dar este mai degrabă un efort creativ. Etapele următoare implică multă muncă grea – rezolvarea unui număr mare de probleme, unele la care te aștepți, altele surprinzătoare, care sunt necesare doar pentru ca tehnologia să ajungă în locul în care ar putea fi utilă ca instrument clinic.”
Deși până la momentul în care se va ajunge la transplantarea primordiilor de rinichi de porc la oameni pentru a crește noi rinichi mai sunt ani de zile, tehnica a avansat până în punctul în care noii rinichi crescuți la șobolani au permis animalelor să trăiască timp de șapte până la opt zile după ce rinichii originali au fost îndepărtați.
„Următorul pas va fi transplantarea primordiilor de porc la primate. Cu toate acestea, nu vom face acest lucru până când nu vom concepe un regim de supresie imunitară care să permită creșterea și diferențierea rinichiului, iar acel nou rinichi va trebui să mențină animalul în viață pentru o perioadă extinsă de timp”, spune Hammerman.
Transplantarea unui pancreas
Mutarea la primate a fost deja realizată prin munca lui Hammerman și a lui Rogers de transplantare a pancreasului embrionar de porc ca mijloc de tratare a diabetului de tip 1 și de tip 2 la om.
„Când transplantăm primordiile pancreasului la primate, acestea se diferențiază în celule beta, care apoi se înmulțesc în gazdă”, explică Hammerman. „Putem vindeca diabetul la șobolanii diabetici și putem îmbunătăți destul de mult intoleranța la glucoză la o primată diabetică, deși nu am reușit să vindecăm complet diabetul pe termen lung; în decurs de o lună sau două, primata are nevoie de insulină. Nu ne vom gândi să cerem aprobarea FDA pentru a trece la testele pe oameni până când nu vom reuși să facem ca un primat diabetic să nu mai aibă nevoie de insulină timp de cel puțin șase luni.”
Hammerman nu s-a considerat niciodată o persoană răbdătoare până la începerea activității sale în organogeneză, dar această caracteristică și spiritul de pionierat se dovedesc a fi calități necesare pentru a lucra în domeniu. „De multe ori, atunci când cineva face știință, este posibil să apelezi la literatura de specialitate și să găsești pe cineva care s-a confruntat cu o problemă similară cu a ta și a găsit o modalitate de a o rezolva”, spune Hammerman. „Acesta nu este cazul nostru. Noi deschidem calea, ceea ce înseamnă că există o mulțime de încercări și erori. Experimentele în sine sunt consumatoare de timp. Este nevoie de 120 de zile pentru a crește un rinichi de porc la un șobolan, pentru că atât durează la un porc. Așa că trec patru luni până când știm dacă un experiment a funcționat sau nu.”
Merită timpul și efortul de a crește rinichi și pancreas? Răspunsul lui Hammerman este un „Da” categoric.”
„În fiecare an, aproximativ 10.000 de rinichi devin disponibili pentru transplant la pacienții cu boli renale în stadiu terminal”, spune el. „Dar listele de așteptare pentru transplantul de rinichi pot ajunge până la 100.000 de persoane. Majoritatea pacienților mor din cauza bolii înainte ca un organ să devină disponibil. Iar dacă vom reuși să dezvoltăm un leac de transplant pentru ambele tipuri de diabet, ar beneficia zeci de milioane de oameni. Sunt convins că terapiile bazate pe creșterea de noi organe vor face parte din practica medicală curentă până la mijlocul secolului XXI.”
.