W pracy naukowcy przedstawili wyniki badań nad mini wątrobami ludzkimi. Metodami inżynierii biomedycznej stworzyli organy strukturalnie i funkcjonalnie podobne do ludzkiej wątroby. Z odpowiednio indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (ang. induced pluripotent stem cells, iPSCs) wytworzono miąższ wątroby zbudowany z hepatocytów iPSC, układ naczyniowy z ludzkimi komórkami śródbłonka iPSC oraz sieć przewodów żółciowych z ludzkimi komórkami nabłonka żółciowego iPSC. Tak wyhodowana ludzka mini wątroba pochodząca z iPSC i zawierająca wiele typów komórek była testowana in vitro i in vivo. Przeszczepiona wątroba pozostawała funkcjonalna przez 4 dni u szczurów z obniżoną odpornością (IL2rg -/-). Uzyskane mini wątroby zachowywały się podobnie do dojrzałych narządów, ale zauważono, że czynnik CX32 nie był indukowany, co sugeruje, że bioinżynieryjna tkanka wątroby pochodząca z ludzkich iPSC była nadal niedojrzała.

Hodowla organów do przeszczepów z komórek pochodzących od pacjenta zniosłaby ryzyko odrzucenia przeszczepu, ponieważ wytworzony narząd byłby narządem autologicznym. W przedstawionej pracy autorzy pokazali, że odpowiednie środowisko in vitro może poprawić różnicowanie wyspecjalizowanych komórek miąższu wątroby (hepatocyty, cholangiocyty i komórki śródbłonka naczyniowego), które jest kluczowym elementem bioinżynierii narządów. Bezkomórkowe rusztowania wątroby kolonizowały wyspecjalizowane komórki pochodzące z ludzkich iPSC. Ludzkie iPSC były generowane poprzez wymuszoną ekspresję specyficznych czynników transkrypcyjnych. Tak utworzone mini wątroby zapewniały funkcję wątroby in vitro i in vivo po przeszczepie szczurom z niedoborem odporności, co określono na podstawie stężenia albuminy surowicy ludzkiej (A1AT) i pośmiertnych badaniach histopatologicznych.

Autorzy publikacji, poza wynikami swoich doświadczeń, opublikowali protokoły, które mogą stać się przewodnikiem do opracowania w pełni funkcjonalnych organów do przeszczepów. Opracowali chemicznie zdefiniowany system do generowania funkcjonalnych, dojrzałych hepatocytów, związany z ekspresją istotnych klinicznie, specyficznych enzymów wątrobowych (UGTA1 i FAH), zawartością mitochondriów i wydzielaniem białek wątrobowych (A1AT i ALB). Poprzez odpowiednią modyfikację środowiska hodowli w oparciu o składniki odżywcze, które promują dojrzewanie hepatocytów zachodzące po urodzeniu, dodali i scharakteryzowali etap dojrzewania hepatocytów, który obejmuje: niski poziom glukozy, cholesterolu i kwasów tłuszczowych obecnych w mleku matki, steroidy oraz kwasy żółciowe, które stymulują receptory jądrowe oraz leki i czynniki wzrostu ważne dla funkcji hepatocytów. Stosując tę ​​strategię, zahamowali ekspresję AFP (oznakę dojrzewania hepatocytów), utrzymali ekspresję czynników transkrypcyjnych ważnych dla funkcji hepatocytów oraz istotnych klinicznie enzymów i miRNA specyficznych dla hepatocytów. Poziomy mitochondriów były równe lub wyższe niż obserwowane w świeżo izolowanych pierwotnych ludzkich hepatocytach. Naukowcy przedstawili także bardzo ważny protokół do generowania cholangiocytów z ludzkich iPSC, który usprawni tworzenie przewodów żółciowych oraz kilka protokołów dotyczących produkcji funkcjonalnych naczyniowych komórek śródbłonka z ludzkich iPSC.

Wskazania do przeszczepu

Choroby wątroby prowadzące do niewydolności tego organu wymagają przeprowadzenia przeszczepu. Według Polskiego Towarzystwa Hepatologicznego wskazaniem do przeszczepu wątroby jest uszkodzenie miąższu wątroby na skutek przewlekłej lub ostrej niewydolności wątroby (m.in. marskość wątroby, metaboliczne choroby wątroby, autoimmunologiczna marskość wątroby, ostre uszkodzenie wątroby na skutek zatrucia lekami lub toksynami, np. zatrucie muchomorem sromotnikowym). 

Sytuacja w Polsce

W Polsce zapotrzebowanie na przeszczep wątroby pokrywane jest w 50%, oznacza to, że co drugi pacjent zakwalifikowany do przeszczepu, ten przeszczep otrzyma. W 2019 roku w Polsce przeprowadzono 330 zabiegów przeszczepienia wątroby od zmarłych dawców, natomiast liczba przeszczepień części wątroby od żywych dawców wyniosła 21. Każdego miesiąca 2019 roku liczba pacjentów oczekujących na przeszczep wątroby, według danych Krajowej Listy Oczekujących, wynosiła od 109 do 166. Poza pacjentami oczekującymi na przeszczep wątroby są też pacjenci, którzy potrzebują przeszczepu kilku narządów, m.in. wątroby i płuca, nerki i wątroby, wątroby i jelita, serca i wątroby. Średni czas oczekiwania na przeszczep wątroby to około pół roku. W przypadku ostrego uszkodzenia wątroby przeszczep powinien zostać przeprowadzony w czasie 10 dni. 

Dawcy narządów

Standardy Polskiego Towarzystwa Hepatologicznego określają szczegółowe kryteria doboru dawcy narządu: 

• stwierdzenie śmierci mózgu,  
• zgoda rodziny (zwyczajowo),  
• wykluczenie chorób, które można przenieść z przeszczepionym narządem (choroba nowotworowa poza wybranymi nowotworami mózgu i skóry, choroby zakaźne),
• prawidłowe lub zbliżone do normy próby wątrobowe,  
• prawidłowy lub możliwy do wyrównania INR,  
• zgodność w rozmiarach i wadze,  
• grupa krwi identyczna lub zgodna. 

Ze względu na brak dawców w transplantacji ostatnio istotną rolę odgrywają przeszczepienia fragmentu wątroby od żywego dawcy. Zabiegi te związane są z zaletami takimi jak: możliwość wykonania transplantacji w trybie nagłym lub bardzo pilnym, możliwość dokładnego zaplanowania terminu transplantacji, co równoznaczne jest z optymalnym przygotowaniem biorcy, zgodność immunologiczna między dawcą i biorcą, możliwość przeszczepienia u małych dzieci, u których szanse na uzyskanie narządów ze zwłok są znacznie mniejsze niż u dzieci większych i u dorosłych, użycie optymalnego jakościowo narządu do transplantacji. Pobranie od dawcy żywego jest dopuszczalne na rzecz: krewnego w linii prostej, rodzeństwa, osoby przysposobionej lub na rzecz innej osoby, jeśli uzasadniają to szczególne względy osobiste.

Wyhodowanie narządów w laboratorium niosłoby wiele korzyści – potencjalnie każdy pacjent miałby szansę na przeszczep wątroby, a ryzyko odrzucenia przeszczepu byłoby minimalne. Podczas przeszczepu wątroby konieczne jest umieszczenie nowego narządu w miejscu chorego, czyli inaczej niż w przypadku nerki czy trzustki, które wszczepia się w innym niż anatomiczne miejscu. Dlatego ważnym elementem doboru organu do przeszczepu jest jego wielkość, budowa. Wyhodowana wątroba spełniałaby kryteria wielkości (co rozwiązałoby problem przeszczepu u dzieci) i funkcjonalności narządu.