Když se nám porouchá auto, stačí vyměnit pár součástek a může nás zase vozit. S náhradními díly pro člověka je to trochu složitější, žádná továrna na ně neexistuje. A tak se vědci poohlížejí, kde se dá. Zvířecími orgány počínaje a alchymistickou výchovou kmenových buněk ve vhodné tkáně konče.
Je libo vepřové srdce?
Některé orgány mohou nemocným darovat živí lidé, protože si vystačí i s tím, co jim zbude. Jedná se především o ledviny či kostní dřeň. Většinou však záchrana jednoho života za pomoci transplantace orgánů znamená, že předtím musí někdo jiný zemřít. Nemusí to tak ale být vždycky!
Pro člověka je samozřejmě přijatelnější, když jeho život může namísto lidské smrti zachránit smrt zvířecí. Může se zdát, že není nic snadnějšího. Třeba takové prasečí srdce – pumpuje krev úplně stejně jako to lidské, dokonce je téměř stejně velké a čuňat pobíhá po vepřínech dostatečné množství. Jenže tak jednoduché to pochopitelně není. Vyvstává hned několik zásadních problémů, které už po celá desetiletí dělají z tzv. xenotransplantací (přes orgánů ze zvířat na člověka) obrovskou výzvu pro výzkumná pracoviště, zatímco pro klinickou praxi jsou zatím zapovězeným tabu.
Bojar se psí záplatou
O xenotransplantace se pokoušeli lidé už ve středověku, kdy ranhojiči nahrazovali vojákům ztracenou krev krví z mladých beránků. K úspěchu takové počínání vést nemohlo a také nevedlo.
Mnohem lépe údajně dopadl v 17. století jistý ruský rek, kterému díru v hlavě lékaři zacelili psí kostí. Historické záznamy praví, že operace dopadla úspěšně a bojar se uzdravil. Nakolik ovšem byl úspěch jen politickou propagandou carského zdravotnictví, se už asi nedozvíme. K přinejmenším jistým pochybnostem svádí fakt, že právě kosti patří k nejhůře přijímaným tkáním.
K několika pokusům o přenos různých orgánů (tentokrát však z člověka na člověka), předem odsouzených k nezdaru, došlo i na počátku 20. století. Ve 40. letech však už bylo dostatečně jasné, že za komplikacemi, nastávajícími prakticky ihned pro transplantaci, může lidský imunitní systém. Do 60. let 20. století se tedy prováděly transplantace jen mezi jednovaječnými dvojčaty, která bouřlivou imunitní reakci nevyvolávala.
Pak se začalo s pokusy s ozařováním a hormonálními látkami, které měly potlačit imunitu a umožnit tak přijmutí cizího orgánu. Dopad takového zacházení na pacientovo zdraví však nebyl žádným přínosem. V roce 1971 konečně objev první bezpečné látky potlačující imunitu (imunosupresiva), cyklosporinu, umožnil i transplantace mezi nepříbuznými jedinci. Problém přenášení orgánů mezi dvěma živočišnými druhy však vyřešit nedokázal.
Naježený obranný systém
Náš imunitní systém má jeden hlavní cíl, eliminovat všechny vetřelce, kteří by nám mohli být potenciálně nebezpeční. A za takové podezřelé individuum je považováno vše, co se nenarodilo v našem těle. „Domácí“ tkáně se od „cizinců“ poznají snadno, mají na svém povrchu vystaveny „identifikační“ molekuly, které si strážci pořádku pečlivě kontrolují. Pokud najdou nějakou nesrovnalost, čeká hříšníka rychlý konec.
O méně nebezpečné „zločince“ se postará buněčná složka imunity, která je likviduje za pomoci zabíječských bílých krvinek a makrofágů, velkých krvinek, které pohlcují vše, co do těla nepatří. Buněčná imunita hraje velkou úlohu právě při transplantaci orgánů od nepříbuzného dárce stejného druhu, tedy jiného člověka. Taková likvidační akce je méně náročná na energii a vyhýbá se i většině nepříjemných vedlejších účinků. Proto při aplikaci léků potlačujících obranyschopnost může tělo vnesený orgán přijmout a využívat jeho funkce.
V případě, že se identifikační průkaz liší od správné předlohy ve značné míře, zapojí se do boje i rychlejší, tzv. humorální složka, což je hromadná likvidace vetřelců za pomoci protilátek. Ta způsobí odvrhnutí transplantovaného orgánu do několika dní. Týká se to samozřejmě především právě tkání od jiných živočišných druhů. Ale i s tím, takzvanou akutní rejekcí, si dokážou imunologové za pomoci léků ještě poradit. Jenže proti většině zvířat s výjimkou řádu primátů má naše tělo ještě mnohem horší námitky.
Cizinecká policie
Kromě běžných nesrovnalostí v molekulách vystavených na povrchu buněk má imunitní systém předem vytipováno i několik velmi nebezpečných objektů, které je zapotřebí eliminovat s co největší rychlostí. Proti nim tedy využívá hromadné travičské zásahy za pomoci všech dostupných prostředků. Jejich „svolávání“ zajišťuje komplex několika desítek postupně aktivovaných bílkovin, kterému se odborně říká komplement. Pokud se do těla dostane větší množství cizích buněk, komplement na ně reaguje přímo hystericky, zásah se dokonce může vymknout kontrole a skončit celkovým kolapsem organismu. Takto intenzivní projev xenofobie (odborně hyperakutní rejekce) vyvolávají například některé nenápadné molekuly, sestávají z cukerné a bílkovinné části, tzv. glykoproteiny, které mají na svém povrchu buňky všech savců kromě řádu primátů.
Na tyto typy glykoproteinů má náš organismus preventivně nasazené špehy v podobě protilátek, jež jsou neustále připraveny k zásahu. Jakmile se v těle objeví takováto podezřelá buňka, okamžitě ji zabijí! Není zapotřebí čekat na varovné signály a příkazy k výrobě chemických zbraní, vše je připraveno předem.
Za nekontrolovaným výbuchem agresivity imunitní reakce stojí také hormony a enzymy, které by se za běžných okolností měly zapojit do regulace komplementu, hlavního válečného buřiče, ponoukajícího všechny kolem k okamžitému zásahu. V cizí tkáni se totiž vyskytují bílkoviny, které si s těmi našimi nerozumí, a tak na udržení ozbrojeného zásahu na uzdě zkrátka nestačí.
Se srdcem paviána…
Přes všechny problémy s imunitní nesnášenlivostí se vědcům již podařilo udržet ve funkčním stavu přenesené tkáně od jiného druhu po několik desítek dní. Dosáhli toho za pomoci několika triků, od potlačování imunity léky a ozařováním, až po „navykání“ krve příjemce v játrech dárce.
V roce 1984 tak lékaři přenesli malému dítěti srdce paviána, které v jeho těle zůstalo 3 týdny a roku1992 se spolu vydržela snášet játra paviána s organismem člověka celých 71 dní.
V obou případech se však nejednalo o situace, které by se musely potýkat s hyperakutní rejekcí, na kterou je zapotřebí zásah trochu těžšího kalibru, genetické modifikace zvířecích dárců.
Kandidát na dárcovství
Imunitní nesnášenlivost však není jediným a možná ani hlavním problémem, který brání ve využití xenotransplantací v klinické praxi. Jen je díky svým rychlým následkům dobře viditelný a pro lékaře první na ráně. Vinou krátké doby, po kterou je zatím možné uchovat orgán v příjemci, totiž pro rozvinutí ostatních potíží není ani dostatek času.
Orgány od jiných druhů jsou sestrojeny pro odlišné funkce. Třeba takové prase, které se z několika různých hledisek jeví jako nejlepší kandidát na dárcovství, chodí po čtyřech. Krev při oběhu tělem nepotřebuje překonávat takové výškové rozdíly jako u člověka, a tak má srdeční chlopně dimenzovány na nižší zátěž. Když ji transplantujeme vzpřímenému dvounožci, velmi rychle se opotřebuje a přestane fungovat.
Narostou člověku štětiny?
Podobně ošidně se mohou jevit i transplantace orgánů, které nějakým způsobem zasahují do zpracování látek, tedy hlavně játra, ledviny či slinivka. Takové prase sice vyznává podobné stravovací návyky jako člověk, přesto jeho metabolismus produkuje odlišné látky než ten náš.
Jestli prasečí ledviny odfiltrují a vyloučí do moče stejné molekuly jako ty lidské, nebo zda prasečí játra vyrobí dostatek pro člověka potřebných produktů a nebudou nám raději vnucovat aminokyseliny nezbytné pro růst štětin, zatím nikdo nedokáže přesně zodpovědět.
Na běžnou praxi vnášení zvířecích orgánů do našeho organismu se tedy budeme muset ještě poměrně dlouho počkat. A za tu dobu možná přijdeme na schůdnější řešení, například v oblasti „pěstování“ umělých orgánů.
Pavián s prasečím srdcem
I přesto, že xenotransplantace provázejí problémy na každém kroku, neházejí vědci flintu do žita a věří, že se jim je podaří překonat. Hlavní průkopníkem využití zvířecích orgánů je floridská Mayo Clinic. Tamním vědcům se před časem podařilo udržet při životě paviána se srdcem z geneticky modifikovaného prasete celé tři měsíce, což dvakrát přesáhlo dobu přežívání po transplantaci od běžných prasat.
Jednalo se o modifikaci genu, který prasečím buňkám zakazoval syntetizovat enzym alfagalaktosylásu. V důsledku jeho činnosti si prasečí buňky na svém povrchu vystavily molekuly, které dráždily paviání imunitní systém k nepříčetnosti. Umělým narušením genu se enzym vyřadil z činnosti, buňky přestaly „nosit“ provokativní přívěsky, a paviání imunitní systém je proto snášel o něco lépe.
V současné době už existují i prasata, která dokáží vyrábět lidské molekuly zodpovědné za snižování dravosti imunitního systému. Když takovou molekulu spatří bílá krvinka, znamená to pro ni, že pro obranu těla už bylo vykonáno vše potřebné a další imunitní akce by jen zbytečně vyčerpávaly organismus. Proto začne okamžitě syntetizovat látky, které blokují činnost bílkovin povzbuzujících imunitní reakci (komplementu), a tím zastavují produkci dalších protilátek a množení zabíječských buněk.
Lepší zvířecí mozek než Alzheimera
Transplantovat není třeba vždy jen celé orgány, někdy stačí pár buněk. Ovšem ne jen tak ledajakých. Musí se jednat o kmenové buňky, jakási nezralá stádia, která ještě nevykonávají žádnou funkci. Mají za úkol se množit a dávat tak vznik mnoha dalším buňkám, z nichž se teprve vyvinou specializované tkáně.
Běžně se tohoto postupu využívá při transplantacích kostní dřeně, kdy ona „dřeň“ není vlastně ničím jiným, než kmenovými buňkami pro tvorbu nových krvinek. Vědci už se několik let snaží najít zdroj podobných buněk pro mozek, který u starších lidí často přestává sloužit proto, že mu odumírají důležité tkáně. U takových lidí se pak projevují příznaky např. Alzheimerovy či Parkinsonovy choroby.
Několika pokusy si vědci ověřili, že primáti dokáží přijmout prasečí kmenové buňky a vyrobit si z nich potřebné součástky pro poškozený mozek. Problémy s imunitní odezvou u kmenových buněk do značné míry odpadají, protože nezralé buňky nedráždí imunitní systém v takové míře jako plně specializované tkáně. Podobně se na počátku letošního roku povedlo připravit myš s lidským mozkovými buňkami.
Tyto úspěchy stály za návrhem k přistoupení ke klinickým zkouškám. Během příštích několika let by tak měly být na několika amerických univerzitách prasečí kmenové buňky transplantovány do mozků pacientů trpících Huntingtonovou chorobou, smrtelnou dědičnou poruchou, která se začíná ve středním věku projevovat demencí a poruchami hybnosti.
Transport pro genetické hackery
Přenos zvířecích orgánů do lidského organismu v sobě skrývá jedno obrovské riziko. Ulehčíme práci virům!
Pokud se zvířecí virus náhodou dostane do těla člověka a potká tam svého příbuzného, který naopak za svůj domov považuje naše tělo, mohou si mezi sebou předat část svých genetických informací. Zvířecí virus takto dokáže získat i schopnost snadného přenosu na člověka. Vnášením živých tkání z jiných živočišných druhů do našeho těla, které navíc pro jistotu zbavíme dohledu imunitní policie, virům značně ulehčujeme práci.
Ať se stará hostitel
Aby toho nebylo málo, viry si kdysi vymyslely ještě rafinovanější způsob, jak si zajistit pohodlnou existenci. Zjistily totiž, že než se mořit se složitým vývojovým cyklem a snažit se o pracnou a riskantní infikaci nových buněk a potažmo i nového organismu, je mnohem snazší všechnu dřinu nechat na hostiteli.
Viry jsou velmi jednoduché organismy, sestávají prakticky pouze z nukleové kyseliny a bílkovinných obalů. K zajištění svých životních funkcí zneužívají výrobní procesy cizích buněk. Docilují toho prostým hackováním jejich genetické informace. Místo aby se nakažená buňka věnovala úkolům zadaným jejím „domovským“ organismem, musí otrocky plnit plán nezvaného hosta. Jeden typ virů, tzv. endogenní retroviry, dovedl své hackerské umění k dokonalosti a celou svou nukleovou kyselinu začlenil do DNA pohlavních buněk napadeného organismu. Nemusí se tedy vůbec starat o své další šíření, jelikož do nových tkání se dostává automaticky při každém dělení buněk.
Může se stát cokoliv
Prase je endogenními retroviry přímo prolezlé, ale nijak mu nevadí, protože za desetitisíce let společného vývoje si už na sebe zvykli. Není v tom ostatně samo, lidský genom má z jedné desetiny také původ v retrovirech.
Problém nastane ve chvíli, kdy se zvířecí retroviry dostanou do lidských buněk, jelikož pak z toho může vzniknou prakticky cokoli. Odborníci dokonce předpokládají, že viry HIV nebo SARS si člověka navykly napadat poté, co se lidská buňka spojila s buňkou jejich přirozeného hostitele.
O tom, že se spolu prasečí a lidské buňky ochotně spojují, se biologové z floridské Mayo Clinic přesvědčili v roce 2004. Tehdy pokusně transplantovali prasečím plodům lidskou kostní dřeň. Po narození jim v žilách kromě jiného kolovaly i lidské krvinky a některé z nich měly dokonce obě genetické informace, prasečí i lidskou. Pro endogenní retroviry je taková situace přímo pozvánkou do nového druhu hostitele.
Zahrádka pro lidské orgány
Před dvaceti lety byly ještě zmínky o pěstování náhradních orgánů v laboratorních podmínkách jen nedostižným snem daleké budoucnosti. V současnosti už se však objevují první vlaštovky, které naopak napovídají, že tkáňové inženýrství se brzy stane lukrativním oborem.
S transplantacemi od cizích dárců jsou jen samé problémy. Když už se najde vhodný orgán, kterého se jeho původní majitel vzdá, ať už dobrovolně nebo po své smrti, nastávají problémy s jeho úplným začleněním do organismu. Neustále se hádá se strážci imunitního pořádku, kteří mu nechtějí věřit, že nemá žádné nekalé úmysly. A tak vědci vymýšlejí různé postupy, jak pacientovi vypěstovat „díly“ přesně podle jeho potřeb z vlastních buněk, které mu nebudou v těle organizovat rozbroje. Jako jedno z řešení se jeví tkáňová inženýrství.
Neposlušné buňky
Posledních pár desítek let hýbou vědeckým světem tzv. kmenové buňky. Jedná se o buňky, které nejsou zcela specializované a v našem těle teprve čekají na svou příležitost. Pokud pocítíme nedostatek určité funkční tkáně, dostanou tyto čekatelky chemický impuls, který jim říká, jakému povolání se vyučit, aby mohly na potřebných místech podat pomocnou ruku, případně nahradit poškozené tkáně.
Vědci se od 80. let snaží tyto buněčné polotovary využít k přípravě umělých orgánů. Při správných signálech může z masy kmenových buněk vzniknout funkční komplex tkání, jelikož ty už samy vědí, kam se nechat zabudovat, jak připravit tkáň pro další příchozí osadníky a jak v celém orgánu chovat. Všechno je zapsáno v genetických plánech, k jejichž přečtení buňku popíchne přesná dávka určité chemické látky. A právě v tom je zakopaný pes.
Tkáňové inženýrství je alchymie hraničící s magií. Vědci nejprve musejí přesně prozkoumat mechanismy tvorby orgánů v zárodečné tkáni a pak se celý proces pokusit simulovat v laboratoři. Že se jim něco funkčního podaří vyrobit až po stovkách a tisících nezdarech, vyjádřených hromadami nespolupracujících buněk, je více než nasnadě.
Myší inkubátor
Tým profesora Marca. R. Hammermana z Lékařské fakulty Washingtonské University v St. Louis si byl obtížností úkolu dobře vědom, proto si v roce 2004 postup trochu zjednodušil. Kmenové buňky odebrané z embryí prasat vykoupal v koktejlu několika lidských růstových faktorů hormonů a dalších bílkovin a implantoval je do pánevní dutiny myších mláďat. Tři týdny nechal zárodečné tkáně hlodavčímu organismu prakticky napospas, pak vzniklý útvar napojil na močový měchýř a dodal mu další alchymistický lektvar, napomáhající zdárnému dokončení vývoje orgánu v hotovou ledvinu.
Pět měsíců po transplantaci se zdálo dostatečně dlouho na to, aby myší ledviny s prasečím a lidským původem mohly plně převzít čistící funkci. Hammerman poté chirurgicky odstranil původní „domácí“ orgány, aby zjistil, jak jeho výtvor funguje. Hlodavci pak dokázali čistit svou krev ještě sedm až osm dní, než uhynuli. Nově vyrobené ledviny tedy nebyly zdaleka dokonalé, ale svou funkci do jisté míry zvládaly.
Čelist na zádech
Omezená funkčnost „samorostné“ ledviny nebyla způsobena jen skládačkou tří druhů, které se podílely na jejím vzniku. V důsledku pouze odhadovaného dávkování chemikálií se nedokázala vyvinout do přesného tvaru opravdové ledviny. Měla kulovitý tvar a dosáhla pouze polovičního objemu plnohodnotného myšího protějšku.
Tvarový handicap vypěstovaných orgánů se biologové rozhodli odstranit jednoduchým řešením. Postaví lešení, po kterém se buňky snadněji dostanou na správné místo. Americký Ústav Bernarda O’Briena využívá polykarbonátové klícky, kterými mohou prostupovat cévy, jako podpěru k pěstování orgánů přímo v těle pacienta. Za pomoci růstových faktorů takto dokážou částečně namnožit například tukovou tkáň do požadovaného tvaru (při rekonstrukci prsů) nebo zrekonstruovat slinivku břišní.
V srpnu roku 2004 se tým Patricka Wankeho z university v německém Kielu rozhodl jít ještě dál. Pacientovi, kterému byla z důvodu zhoubného bujení odebrána spodní čelist, transplantoval uměle připravenou kost. Její tvar určil za pomoci počítačového modelu lebky. Podle něj pak zhotovil kostru z titanových drátů, do které zasadil kousky mineralizované kosti a všechno to ještě zalil lidskými bílkovinami, které se běžně vyskytují v kostech. Živná půda byla připravena, a tak zbývalo jen vstříknout buňky kostní dřeně a čekat, až naroste nová čelist.
Aby se dílku zajistila dostatečná výživa a vhodné prostředí, biologové jej implantovali pacientovi do dlouhého svalu zádového, kde se inkubovalo sedm týdnů. Měsíc po transplantaci na konečné místo určení byl pacient schopen za pomoci čelisti žvýkat.
Umělý močový měchýř
Již v roce 1990 začal americký lékař Anthony Atala z Wake Forest University v Severní Karolíně se svými pokusy o výrobu umělého močového měchýře. Připravil si váčky ze speciálního biologicky odbouratelného polymeru a z vnitřní strany je nechal porůst buňkami, tvořícími epitel psího měchýře. Na vnější stranu pak nasadil hladkosvalové buňky, aby se mohl výsledný „pytlík“ dobře stahovat a roztahovat. Tkáně k růstu navedl patřičnými růstovými faktory a hotový měchýř pak voperoval pokusným psům, jimž byl jejich původní orgán odejmut. Po třech měsících polymer zmizel a orgán prorostly cévy. Psi neměli s novou úschovnou moči žádné potíže a vesele značkovali každý patník, který se jim připletl do cesty.
Atala se tedy vrhl na pěstování lidských měchýřů a v roce 1999 provedl první transplantaci kompletního uměle vytvořeného orgánu lidskému pacientovi. Po sedmi letech kontrol a operací několika dalších pacientů mohl letos v dubnu konstatovat, že jeho metoda slaví úspěchy. Močové měchýře jsou plně funkční a jeho pacienti netrpí žádnými potížemi.
Tkáňový inženýr však nehodlá skončit jedním úspěchem, už teď zkouší pěstovat dvacet dalších orgánů a tkání. Nechybí mezi nimi ani srdce.
Myš s lidským uchem
Charles Vacanti z University of Massachusetts se v roce 2001 postaral o mediální senzaci, když se pokusil nechat na uměle vytvarované kostře narůst lidské ucho z kmenových buněk.
Živný roztok, ve kterém bylo ucho ponořeno, však nestačil zásobovat nově vznikající chrupavku potřebnými látkami, a tak se vědec rozhodl ušní polotovar voperovat pod kůži myši s geneticky „vypnutým“ imunitním systémem. Ztráta většiny imunitních funkcí kromě jiného připravuje myši i o hustý kožich, a tak Vacantimu po laboratoři několik měsíců pobíhal lysý hlodavec s lidským uchem na zádech. Kromě bizarního vzhledu živého inkubátoru se však postup nijak nelišil od pokusů o pěstování jiných orgánů.
Srdce z tiskárny
Tradiční pěstování orgánů za pomoci kmenových buněk je časově i organizačně náročné a stále zatím připomíná spíše alchymistické kousky s růstovými faktory. Existuje však i mnohem elegantnější postup, jak si připravit nový orgán přesného tvaru z několika druhů buněk.
Gabor Forgans z Missourské univerzity v Kolumbii přišel v květnu letošního roku s revoluční myšlenkou na „tisknutí“ orgánů. Připravil speciální směs buněk, která se při nanášení ve vrstvách dokázala spojit v celistvou tkáň. Pak už stačilo jen podklad vytvarovat do požadovaného tvaru a pipetami trpělivě nanášet „bioinkoust“.
Ruční „kreslení“ tkání by možná bylo stejně zdlouhavé jako jejich pěstování, proto vědci sestrojili i jakousi buněčnou tiskárnu. Buňkám zdánlivě neomalené zacházení stroje plného mikropipet nijak nevadí a po nanesení se ochotně spojují do funkční tkáně. Buňky srdečního svalu už 19 hodin po vytištění začaly předvádět ukázkové synchronizované stahy. Ke zhotovení celých orgánů je sice ještě dlouhá cesta, ale technické problémy tohoto postupu se v porovnání s magií růstových faktorů zdají být vcelku snadno řešitelné.
Chcete nový obličej?
Budeme na ulicích jednou potkávat úplně cizí lidi s tvářemi svých mrtvých známých?
Do roku 2004 neměli pacienti, kteří jakýmkoli způsobem (většinou popálením) přišli o kůži na obličeji, příliš dobré vyhlídky na získání nové tváře. Tehdejší metoda našívání tenkých proužků kůže odebrané pacientovi ze zad nebo z nohou, nepřinášela uspokojivé výsledky. Kůže se krabatila a jizvila, bránila v zavírání očí a úst a svého majitele do značné míry hyzdila.
Před dvěma lety přišel Hirojuki Sakuraj z Tokijské ženské lékařské university v Japonsku s revoluční metodou. Nejprve voperovaným balónkem, postupně doplňovaným vodou, donutil pacientovu kůži na zádech narůst do větších rozměrů a pak ze získané plochy vymodeloval nový obličej. Ukázal tak, že technicky transplantaci obličeje nic nebrání.
Počátky v indické mlátičce
K prvnímu úspěšnému „přišití“ opravdového obličeje došlo však už v roce 1994, kdy devítileté indické holčičce strhla kůži, prakticky z celé hlavy, mlátička. Tamní lékař Abraham Thomas se zachoval duchapřítomně a skalp po důkladném očištění urychleně přišil zpět. Operace se zdařila, kůže se ujala a dnes 21letá Sandeep Kaur může svůj obličej běžně používat, i když na hroznou událost upozorňují velké jizvy a lehká asymetrie tváří.
Tehdy se ovšem nejednalo o transplantaci, tedy přenesení tkáně z jednoho organismu na druhý, ale o pouhou replantaci, navrácení dříve oddělené části těla. Odpadly tedy problémy s imunitní reakcí i s neodpovídajícím tvarem a následným vytvářením jizev či vrásek na některých místech obličeje.
Obličej bez citu
Pravá transplantace s sebou kromě imunologického problému, který se u takto komplikovaného zásahu na povrchu těla projevuje velmi razantně, přináší řadu etických potíží. Již v roce 2004 byl tým amerického plastického chirurga Johna Bakera po technické stránce k operaci plně připraven. A to i přesto, že podobný zákrok vyžadoval několik hodit titěrné práce s napojením hlavních cév a nervů, aby mohl pacient se svou novou tváří později alespoň z části pohybovat (zejména víčky a rty). Byť citlivost kůže nemůže být zákrokem nikdy zajištěna v plné míře.
Vysoká imunologická nesnášenlivost je navíc důvodem nezbytnosti doživotního užívání léků na potlačení imunity spojené se značnými nepříjemnostmi, jako je například krvácivost, náchylnost k infekcím i zvýšení pravděpodobnosti vzniku rakoviny. Všechny tyto obtíže byli lékaři schopni překonat, ale muselo se čekat na souhlas etické komise.
Cizí tvář v zrcadle
Výsledný vzhled transplantované tváře ovlivňují dva faktory. Tím prvním je tvar lebky a osvalení hlavy příjemce, tím druhým je podoba obličeje dárce. Obličej po takovém zákroku pak nese rysy obou lidí a do značné míry se může podobat tváři svého původního majitele, i když nikdy nebude zcela identický.
Blízkým zemřelého dárce by skutečnost, že člověka s jeho obličejem potkávají na ulici, mohla působit značné psychické trauma. Stejně tak samotný příjemce může mít problémy s identitou, i když u něj tento problém pravděpodobně nemá žádnou váhu, jelikož k transplantaci obličeje se přistupuje pouze u silně znetvořených lidí například vlivem popálení nebo úrazu.
Etická komise nakonec rozhodla šalamounsky, transplantovat obličej se smí pouze za předpokladu, že nebude celý. A tak koncem minulého roku mohlo dojít k první operaci. Vzhledem k jejímu úspěchu odborníci očekávají, že se transplantace obličeje brzy stane běžně prováděnou operací, která do značné míry zkvalitní život těžce postiženým osobám.
První průkopníci
V roce 2004 byla hlavním kandidátem na provedení první transplantace obličeje na světě francouzska Jacquelline Saburido, která při havárii automobilu utrpěla těžké popáleniny. Nakonec dostala přednost osmatřicetiletá Isabelle Dinoire, které část obličeje ukousl vlastní pes. Koncem roku 2005 ji lékaři z nemocnice ve francouzsekém Amiensu transplantovali bradu, rty a kus nosu, získané od ženy v klinické smrti.
Zákrok se vydařil a po několika měsících už fotografie nového obličeje kolovala světovými médii. Tvář po transplantaci vypadala nesrovnatelně lépe než uměle vymodelovaný obličej z kůže na zádech, který už dva roky slouží japonskému pacientovi.
O podobný kousek se letos v březnu pokusili i Číňané z města Si-an. Tamního farmáře Li Guoxinga připravil o část obličeje medvěd. Transplantována mu byla prakticky celá spodní polovina tváře, vlastní mu zůstalo jen čelo, víčka a jedno obočí. Zákrok, který trval 13 hodin, dopadl na výbornou. Přestože je nový kus obličeje světlejší než původní, farmář si nestěžuje a se svou novou podobou je plně spokojen.
Místo protéz končetiny mrtvých?
Dnešní věda téměř každý den provádí věci, o nichž jsme dosud četli jen ve sci-fi románech. Ne vždy ovšem na pohled efektní mistrovský kousek přinese lepší výsledek než jednodušší stará metoda.
Transplantaci nohy údajně již ve 3. st. n. l. provedli patroni lékařů, Kosmas a Damián. Bělošskému pacientovi tehdy ve spánku amputovali nemocnou nohu a na její místo přišili nohu černošského otroka, který krátce předtím zemřel. Zákrok splnil svůj účel, noha se dala používat k běžné chůzi. Jenže Kosmas s Damiánem byli světci, mohli si tedy dovolit konat zázraky. V dnešní době by obyčejným lékařům asi něco podobného neprošlo.
Ruka od dvojčete
První transplantace ruky dítěti na světě proběhla v Malajsii, kde tamní lékaři v červnu roku 2000 operovali ani ne měsíční holčičku. Dárcem byla její sestra, jednovaječné dvojče, která zemřela při porodu. Vzhledem k identické genetické informaci obou dětí nemuseli lékaři čelit žádným imunologickým komplikacím. Zákrok se zdařil a zřejmě i díky nízkému věku pacientky se ruka dobře hojila, měla běžnou barvu a nadále na ní rostly nehty.
Podobné případy, kdy naprosto nejvhodnější dárce ze všech myslitelných případů zemře právě ve chvíli, kdy je vhodná doba k operaci, jsou však naprostou vzácností. Většina postižených, kteří z jakéhokoli důvodu přišli o ruku či nohu, takové štěstí nemá a musí se potýkat s nesčetně problémy, jež transplantacím končetin zatím nedovolují, aby se staly se lukrativní a rychle se vyvíjejícím oborem.
Úspěch, nebo jen slepá ulička?
Dospělému pacientovi se podařilo ruku transplantovat už v září roku 1998. Operace, která trvala 15 hodin, proběhla na Lyonské klinice ve Francii. Ačkoli se po několika týdnech pacient dočkal částečné hybnosti, o dva roky později sám požádal od odstranění transplantátu. Vedlo jej k tomu hned několik důvodů.
Ruka je složitý orgán s mnoha různými tkáněmi, který je jako celek silně imunogenní, tedy vyvolává silnou imunitní odezvu. Aby ruka nebyla po transplantaci odvržena, musí pacient přijímat silné dávky imunitu potlačujících léků, což jej do značné míry omezuje a vystavuje i riziku vážného onemocnění. I přes vysoké dávky léčiv může dojít k tomu, že organismus ruku, případně některé její tkáně nepřijme. Z tohoto důvodu se může vyskytnou řada komplikací, z nichž omezená hybnost je asi tou nejčastější. O psaní všemi deseti si pacienti mohou zatím nechat jen zdát.
Že ne všechny tkáně si s tělem příjemce rozumí zcela bez problémů, lze často zjistit již letmým pohledem. Ruka má nepřirozenou barvu, vypadávají nehty, odlupuje se pokožka a někdy bývá i nepřirozeně studená. Ve srovnání s moderními protézami tedy není zrovna žádnou výhrou.
Zákroku se nevyhýbá ani etický problém, kdy se pacient musí sžít s tím, že má ruku z mrtvého člověka. Ani reakce okolí nejsou vždy naprosto bez problémů. Pacient si například stěžoval, že se jeho známí zdráhají podat mu ruku, protože se jim nechce sahat na „části těla z mrtvoly“.
Obě ruce cizí
Přes počáteční neúspěch proběhly ve světě desítky podobných operací. Lékaři se poučili z francouzského případu a k transplantacím přistupují až po důkladné psychologické přípravě pacienta. Nová končetina pro něj musí být velkou preferencí, kterou je vědomě ochoten obětovat částečně své zdraví i některé samozřejmé návyky.
V únoru roku 2003 byla dokonce v rakouském Insbrucku provedena transplantace obou předloktí. Zákrok byl ještě ztížen tím, že pacient o své končetiny přišel po zásahu elektrickým proudem o vysokém napětí (150 000 voltů). V důsledku toho měl značně poškozené šlachy a svalová vlákna na pahýlech končetin, což vyžadovalo komplikovanou rekonstrukci, jejíž nejnáročnější součástí bylo napojení nervů na svalovinu nové končetiny. Operace trvala 15 hodin a podílel se na ní 25členný tým lékařů a zdravotnického personálu.
Omezení techniky
Proč vlastně lékaři přišli s transplantacemi rukou od mrtvých dárců, namísto mechanických protéz? Na konci 90. let, kdy se k nahrazování končetiny přistoupilo, protézy zdaleka nezvládaly napodobit funkci přirozené končetiny tak, jak nám vědci předvádějí v současnosti. Samostatná hybnost prstů ani přirozené otáčení zápěstím tehdy nebyla nijak řešena. Nemalou obtíží je zejména u umělých paží i skutečnost, že jsou schopny vykonávat jen pětkrát menší práci než naše svaly. A v neposlední řadě vadí i hmotnost protézy, do které se kromě samotných motorických součástek musí vejít i dostatečně výkonný akumulátor. Hlavním problémem je však necitlivost umělých náhražek. Bez zpětné vazby o vyvíjeném tlaku se nelze napít ze sklenice, natož přidržet vejce. Ten sice ještě stále není vyřešen, ale už v této chvíli existuje slibný projekt, který kromě zvýšené jemnosti pohybu prstů umožní protézu i cítit.
Mechanika versus biologie
Technologové ze Scuola Superiore Sant’Anna v italské Pise minulý rok představili prototyp své „kyberruky“. Ta totiž díky integrovanému čipu dokáže nejen elektrické impulsy z nervů měnit na mechanický výkon umělých prstů, ale umí i „překládat“ signály vyvolané určitými vnějšími podněty do podoby srozumitelné pro lidskou nervovou soustavu. Ke klinickému využití však ještě vede poměrně trnitá cesta, vědci předpokládají, že to potrvá nejméně pět let.
Lékaři i pacienti si od transplantací slibovali plné navrácení hybnosti a díky napojení na nervový systém i citlivost končetiny. V několika málo případech se tomuto stavu postižení opravdu přiblížili a nemohou si svou novou ruku vynachválit. Většinou ovšem funkčnost transplantované končetiny bývá na úrovni protézy, někdy i horší. Podobné operace tedy zatím více než pacientům slouží samotným lékařům jako pokusné pole pro odhalování možných překážek při takto složitých transplantacích.
Transplantace hlavy
Na počátku roku 1998 zašli vědci u pokusných makaků nejdál, kam to na poli transplantací vlastně jde. Biologové z Clevelandské univerzity v Ohiu na tělo jedné opice transplantovali celou hlavu jiné. Opice operaci přežila, nicméně soužití s novým tělem pravděpodobně nedopadlo dobře do té míry, aby dokázala s cizími končetinami lézt po stromě a houpat se na laně.
Zpráva o výsledku pokusu pouze uvádí, že se základní životní funkce podařilo obnovit, opice přežila osm dní a během té doby dokázala přijímat potravu a očima sledovat ošetřovatele. O rehabilitačních procesech a následném testování motoriky se nezmiňují. Zřejmě i proto, že operace měla pouze prokázat základní proveditelnost zákroku a zvíře nebylo připraveno na dlouhodobé imunitní tolerování nové části těla.
V tomto případě totiž hraje otázka imunitní odpovědi mnohem větší roli než v případě běžných transplantací orgánů. Selhání části jater či ledvin nemusí způsobit okamžitý kolaps celého organismu, pokud obrana těla však napadne řídící nervovou soustavu, spáchá velmi rychlou sebevraždu. I přes omezený úspěch dal zákrok vědcům naději, že jednou dokáží podobnou operaci provádět i u lidí a navracet tak pohyblivost lidem po úrazu míchy. Otázkou ovšem je, jestli nebudou dříve schopni rekonstruovat míchu než bezchybně napojit celou hlavu na nové tělo.
Tříruký Číňan
Zatímco lidí postrádajících nějakou končetinu je na světě statisíce a vinou několika válečných konfliktů na celém světě jich ubývat jen tak nebude, jistému Číňanovi naopak jedna ruka přebývá. Na tom by nebylo nic příliš zvláštního, „nepodařená“ končetina navíc se prostě občas vyskytne.
Nicméně malý Dži-dži, který se narodil v letos v dubnu, měl dvě levé ruce naprosto funkční, dokonce byly obě tak dobře vyvinuté, že lékaři nevěděli, kterou z nich mají odstranit. Nakonec se rozhodli pro tu, která byla blíž k tělu.
Operace proběhla bez komplikací a v době uzávěrky tohoto čísla se měl Dži-dži čile k světu.
Více se dozvíte:
www.science.com
www.newscientist.com
Martin Vokurka, Jan Hugo a kolektiv: Velký lékařský slovník, Maxdorf 2005
Jiří Litzman, Pavel Kuklínek, Ondřej Rybníček: Alergologie a klinická imunologie, NCO NZO 2001
Co si nechat vyměnit?
Zní to možná šíleně, ale vědci vážně uvažují o tom, že by nám jednou mohli transplantovat hlavy. Přenosy orgánů jako srdce, ledviny či játra se pomalu stávají rutinou.
Hlava – hodila by se pro případy, kdy by tělo dosloužilo dříve než mozek (vlastně se transplantuje celé tělo hlavě). Prozatím ve stádiu časných pokusů na zvířatech. Motorika těla se obnovit nepodařila.
Mozek –Vyvíjí se nahrazování poškozených mozkových tkání. Myši a opice zatím dokáží přijmout i kmenové buňky od jiných druhů zvířat, u člověka se má v průběhu příštích několika let rozběhnout klinická studie transplantace prasečích mozkových kmenových buněk.
Oko – orgán jako celek má v současnosti pouze estetickou umělou náhražku, která však není funkční, jen zaplňuje prázdnou oční jamku. Běžně se ovšem prování transplantace rohovky nebo čočky.
Obličej – v některých případech neumožní těžce popáleným pacientům jen obnovu běžné sociální komunikace, ale i přijímání potravy či zavírání víček (které chrání oko před vysycháním). Zatím byly provedeny dvě úspěšné operace (na konci minulého a na počátku letošního roku).
Jazyk – v jazyku je velké množství jemných svalů i senzorických receptorů, proto jeho transplantace představuje velmi náročnou operaci. Několik takových zákroků už ovšem provedeno bylo.
Hrtan – zatím byl proveden jen jeden úspěšný zásah, pacient údajně i dokáže mluvit.
Vlasy – transplantují se vlasové váčky do kůže, zákrok se běžně provádí.
Srdce – provádí se běžné transplantace, existují i mechanické náhražky. Dočasně se transplantují i srdce z primátů, připravuje se možnost přenosů prasečích srdcí. Rozvíjí se metoda nahrazování poškozených částí srdce (např. při infarktu) tkáněmi z kmenových buněk.
Kůže – většinou se pacientům přenáší vlastní kůže z jiných částí těla, tranplantace od jiných dárců je však rozšířena také.
Ledviny – transplantace se běžně provádí, výhodou ledvin je, že se jedná o párový orgán, proto může jednu z nich darovat i žijící příbuzný, čímž se omezí agresivita imunitní odpovědi. U zvířat se zatím pokusně podařilo transplantovat kmenové buňky z jiných druhů, ze kterých pak vyrostl ne zcela plnohodnotný orgán.
Játra – transplantace se běžně provádí. Zejména dětským pacientům lze přenést i část orgánu, jelikož má silnou regenerační schopnost. Tato technika je ovšem velmi náročná a má horší prognózu než přenos celých jater od klinicky mrtvého dárce.
Prsa – kromě silikonových náhražek prsní tkáně se rozvíjí nová metoda osazování kmenových buněk do předem vytvarovaných lešení a následného pěstování nové tkáně v těle pacienta.
Močový měchýř – transplantace se běžně provádí, úspěšně provedeno i několik náhrad orgány uměle vypěstovanými v laboratoři z kmenových buněk.
Slinivka – transplantace se běžně provádí, rozvíjí se metoda osazování kmenových buněk do předem vytvarovaných lešení a následného pěstování nové tkáně v těle pacienta
Kosti – ve valné většině se nahrazují nerezovými materiály (zejména klouby), v jednom případě nechali lékaři pacientovi narůst novou čelist z kmenových buněk.
Chrupavky – transplantace se běžně provádí.
Cévy – transplantace se běžně provádí. Experimentuje se s laboratorní přípravou organických cév několika způsoby, existují i umělé náhražky, která však nejsou bezproblémově funkční.
Krev – vzhledem k nízké imunitní dráždivosti je nejdéle a nejsnáze transplantovatelným orgánem.
Kostní dřeň – trasnplantace se běžně provádí.
Nohy – vzhledem k funkci, kterou od nich požadujeme, a pokročilosti mechanických protéz, se zatím o transplantaci celých nohou neuvažuje.
Plíce – transplantace se běžně provádí.
Ruce – většinou je lepším řešením mechanická protéza, existuje i několik případů, kdy byly transplantovány ruce z klinicky mrtvých dárců. Jejich funkčnost je však velmi proměnlivá.
Reprodukční orgány – transplantace nejsou příliš časté, ale jsou známy případy, kdy ženy porodily zdravé děti po přenosu vaječníku nebo dělohy.
Střevo – transplantace se omezené míře provádí, není ovšem příliš úspěšná.
