豚の肝臓を使用して人間の血液をろ過する、この種では初めての手順

サラ・リアドン著

研究者らは初めて、機能するブタの肝臓を人体に接続することに成功した。 生きている人でこの手順をテストするステップとして、ペンシルバニア大学のチームは脳死を経験した人の体に肝臓を外部接続した。 69 個の遺伝子組み換えを施した豚から採取された肝臓は、人間の血液を 3 日間適切にろ過し、人体に拒絶反応を起こさなかった。

「これは大きな前進かもしれない」とボストンのマサチューセッツ総合病院の移植外科医デビッド・クーパーは言う。彼はこの手術には関与していない。 同教授によれば、このアプローチは、年間数千人が死亡し、最大90％の症例で致死的となる急性肝不全の治療に役立つ可能性があるという。 ブタの肝臓は、自分の肝臓が治癒するか人間の臓器提供者が見つかるまで、一時的に血液をろ過する方法となり、命を救う可能性がある、と同氏は言う。

異種移植、つまりヒト以外の種からヒトへの臓器の移植は、近年数多くの成功を収めています。 メリーランド大学医学部の研究者らは、遺伝子組み換えブタの心臓を生きた人間に二度移植したが、いずれの個体も移植後数カ月以内に死亡した。 いくつかのチームが、脳の活動を完全に失った後も生命維持装置を維持した人々に、遺伝子組み換えブタの腎臓を移植することに成功した。 これらのブタのゲノムには 10 個以下の遺伝子改変が含まれており、その一部は臓器の細胞表面のタンパク質を改変してヒトの細胞に近づけるものでした。 ゲノム編集は、レシピエントの免疫系が臓器を攻撃したり拒絶したりするのを防ぐのに役立ちました。

最新の手順で使用された肝臓は、69の異なるゲノム修飾を含むようにブタを操作したeGenesis社から提供されたものである。 これらの編集のほとんどは、動物のゲノムに埋め込まれていたブタウイルスを削除し、細胞表面タンパク質を偽装して動物をより人間らしくするものでした。 これらのブタの腎臓は実験室での実験でサルを生かしてきたが、遺伝子操作された動物の臓器は人体で実験されたことがなかった。

肝臓は心臓や腎臓よりも多くの機能を実行するため、異種移植では特に困難です。 豚の肝臓は、血液から毒素をろ過するだけでなく、ホルモンや血液凝固タンパク質などの何千もの生物学的化合物を生成する必要があります。これらの物質のいずれも、人間版の物質と十分に類似していないと、人間の免疫システムによって攻撃される可能性があります。 また、異種移植された肝臓は、凝固に必要なレシピエントの血小板細胞を異物として認識し、それを食い荒らし、最終的には内部出血を引き起こす傾向があります。 しかし、豚の肝臓を永久に移植するのではなく、一時的に体外で使用するだけであれば、これらの問題は軽減される可能性がある。

急性肝不全は、薬物や毒素が臓器に損傷を与えると急速に起こることがよくあります。 肝臓には十分な時間があれば自己修復する能力がありますが、この状態が続くとすぐに死に至る可能性があります。 最近の豚肝臓手術を主導したペンシルバニア大学の移植外科医エイブラハム・シェイクド氏は、たとえ数日間でも外部の豚肝臓に人の血液の経路を変更すれば、機能を回復して時間を稼ぐことができる可能性があると語る。

遺伝子組み換えされたブタの臓器が人間の免疫システムに耐えられるかどうかを確認するために、シェイクド氏のチームは、脳死状態で生命維持装置で体が維持されている人の肝臓を検査した。 研究者らは豚の肝臓を体内に移植する代わりに、臓器を隣の機械に保管した。 彼らは、チューブシステムを使用してレシピエントの血流を肝臓に接続し、血液が臓器に溢れて体に戻ることを可能にしました。 肝臓はレシピエントの血液を循環させ、消化を助ける物質である胆汁を72時間生成し、その時点で研究者らは実験を終了した。

シェイクド氏によると、その人の血液中の血小板数は最初の24時間で減少したが、その後、理由は不明だがレベルは安定したという。 同氏は、肝臓が72時間も出血したり酸素を失ったりすることなく機能し続け、血液中のヒト免疫細胞による攻撃も受けなかったことに驚いたと語る。 「それが実行可能であることを教えてくれました」と彼はこの手順について語ります。 同グループは、豚の肝臓がどのような機能を果たすことができるのか、また人間の免疫系が肝臓に反応し始めているという分子シグナルを示しているかどうかを判断するために、処置中に採取された血液と血漿のサンプルを現在も検査している。

ミネソタ州メイヨークリニックの生体工学者スコット・ナイバーグ氏は、「それは勇気づけられる話だ」と語る。彼は今回の手術には関与していない。 彼のグループは、血液を膜でろ過するブタの細胞を播種した人工肝臓と、人間の肝臓のより迅速な修復を助ける薬剤の構築に取り組んでいる。 これらの薬を使えば、外部の豚肝臓に装着する必要がある時間を短縮できる可能性がある、と同氏は言う。 しかし、人間の体がブタの臓器によって生成されるタンパク質に対する免疫反応を開始するには数週間かかる可能性が高いため、一時的なシステムは機能する可能性があると同氏は考えている。

豚の肝臓が完全に移植可能になるのはまだ何年も先のことかもしれない。 豚の肝臓が人体に必要な機能をすべてサポートできるかどうかはまだわかっていません。 「今のところ、不適合性が非常に多いため、人間の肝臓の長期代替を検討するつもりはないと思います」とシェイクド氏は言う。

しかし、一部の専門家は、最近の豚肝臓のニュースは将来の研究に期待を与えると述べている。 アラバマ大学バーミンガム校の移植外科医ジェイミー・ロック氏は、ブタの腎臓を使った実験的な異種移植を行った経験があり、「これは本当に興奮することだ」と語り、結果が発表されるのを楽しみにしていると付け加えた。 「これが橋渡しの能力を持っていることを彼らが証明できれば、 [acute liver failure]実際に応用できるのです」と彼女は言います。

シェイクド氏によると、彼のチームは急性肝不全患者に対する「ブリッジ」肝臓の臨床試験をすぐに開始できることを期待しており、さもなければ死亡が確実な患者に対して緊急に豚肝臓を使用するプロトコルの設計を始めているという。 しかし、それまでに研究者らは、自身の肝臓が機能していない人を含む脳死状態の人に対してさらなる検査を実施し、豚の肝臓が最長1週間機能するかどうかを確認したいと考えている。