وقد كان تطوير أجهزة المانحين العالمية هدفاً قائماً منذ زمن طويل في مجال الطب الزرعي، حيث أن العقبات الرئيسية هي الرفض المناعي والنقص المزمن في الأجهزة المتوافقة، ويعتمد التحول التقليدي على مطابقة المانح والمتلقي لمضاد الفلور البشري، ولكن حتى مع المباريات الدقيقة، فإن الحواجز غير المرئية مدى الحياة تتطلب منع الرفض.

Understanding CRISPR Technology

ويتكون هذا النظام من عنصرين رئيسيين: دليل وطني يوجّه النظام إلى سلسلة محددة من الحمض النووي، وبروتين كازين (في كثير من الأحيان Cas9) الذي يعمل كمقص جزائي لقطع الحمض النووي في ذلك الموقع الدقيق، وبعد قطعه، يمكن تسخير آليات الإصلاح الطبيعي للزنزانة إما لتعطيل جين (في نفس الوقت).

The power of CRISPR lies not only in its precision but also in its scalability. Researchers can now engineer the genome of a pigbryo to lack multiple genes that trigger human immune responses, and these edits are heritable, enabling the creation of modified pigds for organ harvesting. Over the past decade, CRISPR has moved from a laboratory curiosity to a tool with realworldation

لماذا الخنازير؟

الخنازير تعتبر أنسب مصدر للزراعة الرئوية بسبب التشابه الطناعي والفيزيائي للبشر، وكذلك التكاثر السريع للأعضاء و القدرة على الصمود، والكليات وال الكبد والرئتين هي نفس حجم الأعضاء البشرية، وعلم الفيزيائيات الرئويين

جينات رئيسية موجهة إلى الأجهزة المانحة العالمية

ألفا-1،3-Galactosyltransferase (GTA1)

وتُدرج جينات GGTA1 انزيماً يُعلِّق السكر بالألفا إلى أسطح الخلايا، ويقضي تخطي GGTA1 على الهدف الرئيسي للأجسام المضادة البشرية الموجودة مسبقاً، وهذا التعديل كان إنجازاً بارزاً، وهو الآن نموذج مصمم جينياً للخنازير من أجل زرع الأعضاء التناسلية للزئبق.

Cytidine Monophosphate-N-Acetylneuraminic Acid Hydroxylase (CMAH)

CMAH is responsible for producing a sugar called Neu5Gc, another xenoantigen that humans lack, Humans have circulating antibodies due to dietary exposure, so knocking out CMAH further reduces immune recognition. Many modern pig strains are double-knockouts for both GGTA1 and CMAH.

Beta-1,4-N-Acetylgalactosaminyltransferase 2 (B4GALNT2)

ويضيف جين B4GALNT2 هيكلاً آخر من الكربوهيدرات (Sda antigen) غير متجانس أيضاً في البشر، وتُطوَّر الآن خنازير ثلاثية الكوك، وهي تُعنى بشكل كبير بهذه الأجهزة الثلاثية.

Swine Leukocyte Antigen (SLA) Class I and Class II

وفيما عدا مضادات الكاربوهيدرات، فإن مجمع المقارنات الرئيسي للخنازير المعروف باسم جيش تحرير السودان - هو هدف رئيسي للرفض الخلوي، ويمكن أن تعترف الخلايا البشرية التي تبث جزيئات جيش تحرير السودان وتشن هجوماً مناعة، ويمكن استخدام هذا التجمع لضرب الجينات من الدرجة الأولى و/أو الفئة الثانية، وإلغاء الأهداف الرئيسية للرفض بواسطة الخلايا أيضاً، مع ذلك، إزالة الإلتهابات النازية.

تعديلات إضافية قابلة للاختراق

To further dampen the immune response, researchers are inserting human transgenes into the pig-genome. For example, inserting human complement regulatory proteins (CD46, CD55, CD59) helps protect pig cells from the human complement cascade. Inserting human thrombodulin and TFPI can prevent coagulation abnormalities that occur when pig endothelium is exposed to

A comprehensive list of genes being targeted in xenotransplantation can be found in the review by Hryhorowicz et al. (2019) published in Frontiers in Immunology.

البحث والتطوير الحاليان

وقد أحرز تقدم كبير في السنوات الخمس الماضية، حيث أدى إلى أول عملية تجريبية لقلب مناجم الخنازير المحررة جينيا إلى مريض بشري حي في كانون الثاني/يناير 2022 في مركز جامعة ميريلاند الطبي، حيث حقق الخنازير 10 تعديلات وراثية: ثلاثة طرق لإلغاء مضادات الكاربوهيدرات الرئيسية (GTA1, CMAlovH, B4GALNT2) و6 مواد منقولة للأوكسجينات (CD44).

في موازٍ، الباحثون في مختلف المؤسسات حققوا بقاء كليتي الخنازير في الأجل الطويل في مباديء غير بشرية باستخدام مزيج من الطبقات الوراثية و بروتوكولات الإضرار، على سبيل المثال، فريق في مستشفى ماساتشوستس العام أبلغ عن بقاء كليتي الخنازير مع دقات واحدة من GGTA1 زائد البروتينات التنظيمية المكملة للإنسان لأكثر من سنة في البونز،

ومن خارج عملية زراعة الكسينو، يجري أيضا استكشاف مركز البحوث الاجتماعية من أجل تحرير أجهزة الإنسان ، ، وعلى سبيل المثال، يمكن أن تسمح نظم الارتباك بالأعضاء البشرية المتبرعة بأن تُحرر من قبلها كي تزيل أو تعدل جينات جيش الهنغسان، مما يجعلها مناسبة للمتلقين بغض النظر عن نهج التخصيص غير المشروع للإنسان المعروف باسم " النسيج الأخلاقي " .

التحديات التي تواجه التغلب على التحديات

Immune Rejection Beyond Xenogenic Barriers

وحتى مع التحرير الوراثي الواسع النطاق، فإن النظام المناعي معقد ومزدحم، ويثير القلق بشأن السلامة الطويلة الأجل وخطر الإصابة، والهدف هو إنشاء أجهزة تتطلب الحد الأدنى من الضغط أو لا يمكن أن تُحدث بعد، حتى أجهزة الخنازير الأكثر تحررا، مما يثير القلق بشأن السلامة الطويلة الأجل وخطر الإصابة بالعدوى، والهدف هو إنشاء أجهزة لا تتطلب سوى الحد الأدنى من الضغط أو لا يمكن تحقيقه.

خطر الإصابة بمرض الزونوس

وتحتاج فيروسات المرفأ التي يمكن أن تصيب الخلايا البشرية، ولا سيما الفيروسات الرجعية الداخلية المسببة للخسائر، وهي مدمجة في مجين الخنازير ولا يمكن إزالتها عن طريق التوالد التقليدي، وقد استخدمت المؤسسة لتفعيل جميع المركبات في خلايا الخنازير من خلال استهداف جيناتها المتعددة الزنوجات (ما يسمى بأجهزة الفرز والفحص التراكمي وغير المعروفة).

سلامة واستقرار جينات متعددة

ويؤدي تحرير جينات متعددة في نفس الخلية إلى زيادة خطر التعرض للطيور غير المستهدفة، أو لإعادة ترتيب الكروموزومات، أو الآثار غير المقصودة على الهدف، كما أن صحة الخنازير التي تحمل العديد من الطبقات هي أيضاً تغيير يثير القلق يمكن أن يعرقل وظيفة الأعضاء العادية أو يسبب الشذوذ الإنمائي، كما أن توفير الخنازير المتحركة في الهواء أمر أساسي قبل اعتبار الأجهزة ذات كفاءة.

الحصبة التنظيمية والأخلاقية

كما أن التنويع المغناطيسي باستخدام الحيوانات المحورة وراثيا يثير شواغل أخلاقية بشأن رفاه الحيوانات، وتعديل المجين الحيواني، وإمكانية حدوث عواقب إيكولوجية غير مقصودة إذا ما أريد للحيوانات الفرار، كما أن أخلاقيات استخدام المواد البشرية في التجارب الأولية، لا سيما عندما تكون المعالجة التقليدية متاحة (مثلاً، غسيل الكلى لفشل الكلى) قد نوقشت أيضاً، ويجري وضع الأطر التنظيمية من قبل هيئة التنمية الحرجية، والوكالة الأوروبية للوريدات.

الاعتبارات الأخلاقية والمتعلقة بالسلامة

إن المشهد الأخلاقي لأجهزة المانحين العالمية التي حررها مركز البحوث الاجتماعية هو متعدد الجوانب، فمن ناحية، فإن إمكانية إنقاذ آلاف الأرواح كل سنة هي قائمة انتظار هائلة للأعضاء في الولايات المتحدة وحدها تشمل أكثر من ٠٠٠ ١٠٠ فرد، ويموت كثيرون قبل الحصول على زرع، ويمكن أن يؤدي زرع الزنزانات إلى توفير الأعضاء بصورة غير محدودة، ويلغي الحاجة إلى المانحين المتوفين، ويقلل من الحدود الأخلاقية للسياحة الزرعية، ويحدث تغييرا غير قانوني.

ومن منظور السلامة، فإن القلق الرئيسي هو ظهور مرض جديد من الخنازير إلى الإنسان، فالمركبات هي أكثر المخاطر دراسة، ولكن مسببات الأمراض الأخرى (مثلاً، خلايا الاسطوانات الخزفية، وأشعة الأسبانية اللمفوسية) يمكن أن تؤثر أيضاً على الخلايا البشرية، كما أن الفحص الدقيق للخنازير المانحة، والاختبارات الوبائية المحتملة، سيكون ضرورياً.

The World Health Organization (WHO) has established a dedicated program on xenotransplantation to provide international guidance and coordinate regulatory approaches, emphasizing ethical principles and safety standards.

التوقعات المستقبلية والخاتمة

ولا يزال الطريق نحو أجهزة المانحين العالمية في مراحله الأولى، ولكن التقارب بين تكنولوجيا " كريسبار " ، والتقدم في علم المناعة، وزيادة فهم الحواجز التي تعترض زراعة الأكسجين، يمكن أن يؤدي إلى تفاؤل غير مسبوق، وفي الأجل القريب (5-10 سنوات)، من المرجح أن تبدأ التجارب السريرية المحدودة للكليات والأقسام المحورة جينيا، وربما تكون العلاجات الدنيا لجسر المرضى الذين يحتاجون إلى الحاجة العاجلة وليس لديهم خيارات بديلة.

وعلاوة على ذلك، فإن التكنولوجيات التي وضعت لزرع الأكسجين قد تغذي أيضاً في زراعة النسيج (الإنساني)، وعلى سبيل المثال، فإن تحرير النظام المركزي لإعادة التأهيل وإعادة التأهيل للأعضاء البشرية أثناء القذف الفيزيائي يمكن أن يوحد من نوع الدم أو مركز جيش تحرير الهكسان، مما يجعل أي جهاز متبرع به مناسب لأي متلقي، الأمر الذي سينهي مشكلة نقص الأعضاء بسبب عدم التوافق التقني.

وفي الختام، تقوم تكنولوجيا " CRISPR " بتحويل مشهد دواء زرع الأعضاء الحيوانية المعدلة جينياً التي يمكن أن تتجنب نظام المناعة البشرية، وفي حين أن العقبات المتصلة بالسلامة والكفاءة والأخلاقيات لا تزال قائمة، فإن أول عمليات نقل من الخنازير إلى البشر قد أثبتت بالفعل إمكانية هذا النهج، مع استمرار الاستثمار في البحوث، والرقابة التنظيمية الصارمة، والحوار المفتوح مع الأجهزة المانحة العالمية المهتمة بالأمر في غضون عقد واحد من الزمن، يمكن أن تصبح حقيقة واقعة.