Organ został wszczepiony do organizmu pacjenta po śmierci mózgowej, za zgodą rodziny, co pozwoliło badaczom z University of British Columbia (UBC) dokładnie obserwować reakcje immunologiczne bez ryzyka dla żywego biorcy. Przez dwa dni przeszczepiona nerka funkcjonowała prawidłowo i nie wykazywała żadnych objawów odrzutu hiperostrego - gwałtownej reakcji, która w normalnych warunkach niszczy niezgodny narząd w ciągu minut.

Dopiero trzeciego dnia zaobserwowano ponowne pojawienie się markerów grupy krwi, co wywołało umiarkowaną odpowiedź immunologiczną. Uszkodzenia były jednak znacznie mniej nasilone niż w klasycznych przypadkach niezgodności. Jak podkreślają autorzy badania, wyniki te pokazują, że organizm może zacząć tolerować zmodyfikowany narząd, a technologia otwiera drzwi do dalszych badań klinicznych.

- To pierwszy raz, gdy możemy zobaczyć, jak taki proces przebiega w ludzkim modelu. Daje nam to bezcenną wiedzę, która pomoże w poprawie długoterminowych wyników transplantacji - mówi dr Stephen Withers, emerytowany profesor chemii z UBC, współtwórca enzymów wykorzystanych w badaniu.

Jak stworzyć "uniwersalną" krew?

Historia tego przełomu sięga początków drugiej dekady XXI wieku. Wtedy dr Stephen Withers i jego współpracownik dr Jayachandran Kizhakkedathu z University of British Columbia, specjalista w dziedzinie patologii i medycyny laboratoryjnej, rozpoczęli prace nad stworzeniem "uniwersalnej krwi". W centrum ich badań znalazły się specyficzne cząsteczki cukrowe - antygeny grupowe - które znajdują się na powierzchni czerwonych krwinek i naczyń krwionośnych w organach. Antygeny te to krótkie łańcuchy oligosacharydów, dołączone do białek i lipidów błon komórkowych. To właśnie ich obecność - niewielkie różnice w budowie chemicznej, np. dodatkowy cukier N-acetylogalaktozamina w grupie A - sprawia, że układ odpornościowy rozpoznaje komórki jako "swoje" albo "obce". Można więc powiedzieć, że są one molekularnymi wizytówkami, które decydują o zgodności tkankowej.

W 2019 r. kanadyjski zespół odkrył dwa niezwykle wydajne enzymy, które działają jak molekularne "nożyczki": precyzyjnie odcinają końcowe cząsteczki cukrowe odpowiedzialne za rozróżnianie grupy A, odsłaniając podstawową strukturę charakterystyczną dla grupy O. W ten sposób zmieniają biologiczny "adres" komórki, czyniąc ją niewidoczną dla układu odpornościowego pacjenta. Co istotne, enzymy te okazały się nie tylko skuteczne w niskich stężeniach, ale również niezwykle selektywne - usuwały wyłącznie te fragmenty cukrowe, które determinują grupę krwi, nie naruszając innych struktur komórki. To odkrycie otworzyło drogę do pierwszych prób nie tylko z krwią, lecz także z całymi narządami.

W 2022 r. w Toronto udało się po raz pierwszy przeprowadzić enzymatyczną zmianę grupy krwi w płucach przeznaczonych do przeszczepu, co pokazało, że technologia może działać w złożonych tkankach o bogatej sieci naczyń. Wkrótce potem, we współpracy z University of Cambridge, rozpoczęto testy na nerkach pozaustrojowych. Do niedawna otwarte pozostawało pytanie, czy tak zmodyfikowany organ przetrwa w warunkach ludzkiego układu odpornościowego, w którym reakcje obronne są wielopoziomowe i niezwykle szybkie. Odpowiedź nadeszła w 2023 r. - badacze potwierdzili, że enzymatycznie przekształcona nerka może funkcjonować w ciele dawcy ze stwierdzoną śmiercią mózgu, bez natychmiastowej destrukcji przez system immunologiczny.

- Gdy zobaczyłem pierwsze dane od naszych współpracowników, nie mogłem uwierzyć. To był moment, na który czekaliśmy od lat - wspomina dr Kizhakkedathu.

Nerka dla każdego potrzebującego

Problem niezgodności grup krwi to jedna z największych barier współczesnej transplantologii. Pacjenci z grupą O, która stanowi ponad połowę osób oczekujących na przeszczep nerki, mogą przyjąć wyłącznie narządy z tej samej grupy. Tymczasem nerki grupy O są najbardziej pożądane i często trafiają także do pacjentów z innymi grupami, bo teoretycznie pasują do wszystkich. W efekcie osoby z grupą O czekają średnio 2-4 lata dłużej na przeszczep niż inni chorzy - a wielu z nich nie doczekuje operacji.

Obecnie stosowane metody obejścia problemu wymagają intensywnych procedur medycznych po stronie biorcy - od usuwania przeciwciał po agresywną immunosupresję. To procesy ryzykowne i czasochłonne, możliwe do zastosowania głównie u pacjentów otrzymujących organy od żywych dawców. Nowa technologia odwraca tę logikę - zamiast zmieniać pacjenta, zmienia organ. Dzięki temu można by szybciej wykonywać przeszczepy, redukując ryzyko powikłań i otwierając możliwość wykorzystania organów od zmarłych dawców, kiedy każda godzina decyduje o życiu biorcy.

- To jak zdjęcie czerwonej farby z samochodu i odsłonięcie neutralnej warstwy pod spodem. Po usunięciu antygenów układ odpornościowy przestaje widzieć organ jako obcy - wyjaśnia dr Withers.

Co dalej?

Wyniki badań opublikowane w czasopiśmie Nature Biomedical Engineering stanowią początek nowego etapu prac. Kolejnym krokiem będzie uzyskanie zgód regulatorów na badania kliniczne z udziałem żywych pacjentów. Za dalszy rozwój enzymów odpowiada spółka spin-off UBC - Avivo Biomedical. Jej celem jest nie tylko wykorzystanie enzymów w transplantologii, ale także opracowanie technologii produkcji uniwersalnej krwi "na żądanie", co mogłoby zrewolucjonizować medycynę transfuzji.

Perspektywy są ogromne. Gdyby udało się skutecznie i trwale usuwać antygeny z powierzchni organów, pacjenci przestaliby być ograniczeni barierą grupy krwi. Kolejki do przeszczepów mogłyby się skrócić, a liczba zgonów na liście oczekujących znacząco spaść. Możliwość szybszego dopasowania organu oznaczałaby również lepsze rokowania i mniejsze ryzyko odrzutu.

W Polsce na przeszczep narządów wciąż czeka kilka tysięcy osób, z czego najwięcej - ok. 900-1000 pacjentów - właśnie potrzebuje nowej nerki. Według danych Poltransplantu, który koordynuje system transplantacyjny w naszym kraju, każdego roku wykonuje się około 1200-1300 przeszczepów nerek, jednak zapotrzebowanie jest znacznie większe.

Czytaj także:

Operacje na granicy cudu. Transplantacje dwunarządowe w UCK

300 transplantacji płuc w 7 lat. Najmłodszy biorca miał 8 lat