Xenotransplantace je proces transplantace zvířecích orgánů, tkání nebo buněk do lidských pacientů a je vyvíjena jako řešení nedostatku lidských orgánů pro transplantace. Očekává se, že problém nedostatku orgánů bude nadále narůstat a to jak ve vyspělých, tak v rozvojových zemích. Je momentálně považována za experimentální postup s velkým potenciálem pro budoucí klinické využití. Jednou z hlavních výzev spojených s touto metodou je odmítnutí zvířecích tkání nebo orgánů pacientem. Nejnovější pokroky v řešení tohoto problému zahrnují nejen vývoj léčiv k potlačení imunitního systému pacienta, ale také genetické inženýrství zvířat s cílem vytvářet orgány a tkáně s nižší pravděpodobností odmítnutí. Mezi limitující faktory patří zejména imunologické reakce na transplantovaný orgán a obavy z přenosu chorob.

Pro xenotransplantace jsou momentálně za nejvhodnější zvířecí druh považována prasata, a to z důvodu podobné velikosti některých orgánů, dostupnosti jedinců, jejich rychlého růstu a dobrých reprodukčních schopností. Nicméně mají poněkud odlišný imunitní systém než lidé, což zahrnuje také rozdílnou glykosylaci buněk. Rozdílná je například exprese sacharidu galaktosa-α(1-3)-galaktosy (α-Gal), N-glykolylneuraminové kyseliny (Neu5Gc) či glykanu produkovaného enzymem β(1,4)N-acetylgalaktosaminyltransferasa (β4GalNT2). α-Gal je syntetizován pomocí enzymu α(1,3)-galaktosyltransferasy (GGTA1), Neu5Gc pak hydroxylasou cytidinmonofosfát-N-acetylneuraminové kyseliny (CMAH).

Hlavní výzvou spojenou s xenotransplantací je odmítnutí zvířecích tkání nebo orgánů pacientem kvůli těmto odlišnostem, za kterou jsou zodpovědné protilátky. Jedním ze způsobů, jak toto odmítnutí omezit, je využít genetické inženýrství prasat. To může zahrnovat vyřazení funkce genů pro enzymy GGTA1 a CMAH, které jsou odpovědné za tvorbu xenoantigenů α-Gal a Neu5Gc. Technologie, které stojí za pokroky v oblasti xenotransplantací u modelu "prasata-primáti", zahrnují genové editační metody, jako jsou nukleasy s motivem zinkového prstu (ZFN), TALENy a CRISPR/Cas9. Geneticky modifikovaná prasata mohou mít vyřazeny geny kódující antigeny, exprimovat lidské transgeny nebo mít inaktivované prasečí endogenní retroviry.

Konkrétně v práci kolegů z Lékařské fakulty Univerzity v Indianě (IUSM) bylo provedeno homozygotní narušení genů GGTA1 a CMAH v jaterních buňkách samic prasat pomocí ZFN. K produkci zdravých klonovaných selat z geneticky modifikovaných jaterních buněk byla použita technika přenosu jader somatických buněk (angl. somatic cell nuclear transfer, SCNT). Studie potvrdily sníženou imunoreaktivitu prasečích buněk s deficitem Neu5Gc a α-Gal v reakci s lidskými protilátkami. Prasata, která postrádají aktivitu obou enzymů, projevují větší účinnost při snižování humorální bariéry xenotransplantace než prasata, která postrádají pouze GGTA1. Tímto způsobem lze získat prasata s deficitem více genů jednodušeji než pomocí tradičních, rozsáhlých šlechtitelských postupů. Technologie má tedy potenciál urychlit vývoj prasat pro výzkum a aplikaci xenotransplantací.

Aktualizace ke dni: 30.11.2023