Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Transplantation innebär att ett organ eller vävnad tas från en individ och ges till en annan individ med behov av organet eller vävnaden. Ett problem globalt är att det finns för få tillgängliga organ för transplantation. Xenotransplantation skulle kunna vara lösningen på problemet och därför har xenotransplantation från gris till människa utvärderats sedan 90-talet. Xenotransplantation innebär att organ eller vävnad tas från en individ och ges till en individ av annan art. Det ger dock upphov till fyra immunologiska avstötningsreaktioner: hyperakut-, akut humoral-, akut cellulär- och kronisk avstötning. Att utveckla metoder som förhindrar dessa avstötningsreaktioner har därför varit av stor betydelse.

Frågeställning i den här litteraturstudien har rört varför avstötningsreaktioner uppstår, hur det porcina viromet påverkar förutsättningarna för xenotransplantation, hur CRISPR/Cas9systemet fungerar och hur den tekniken kan tillämpas för att driva utvecklingen med mål att göra xenotransplantation från gris till människa kliniskt möjligt.

En del i problematiken med xenotransplantation mellan gris och människa är grisens endogena retrovirus (PERV). Dessa skulle kunna överföras till människor vid xenotransplantation och sedan liksom andra retrovirus orsaka immunosuppression och tumörbildning.

För att förhindra dessa problem har man försökt överbrygga den genetiska skillnaden mellan människor och grisar genom genetiska modifieringar. Tack vare olika gentekniker har nu mycket av den initiala problematiken med xenotransplantation övervunnits. Den hyperakuta avstötningen har förebyggts genom att ta bort grisens gen som ger uttryck av galaktos-alfa-1,3galaktos (gal) och modifierat grisorgan så att de uttrycker humana regulatoriska komplementfaktorer vilket ytterligare har förbättrat överlevnadstiden för xenotransplantat.

Med utvecklandet av CRISPR/Cas9-systemet och dess applicering inom xenotransplantation har PERV-fria grisar tagits fram. CRISPR/Cas9 är ett effektivt verktyg för modifiering av gener i eukaryota celler. Till skillnad från tidigare tekniker som ”zinc finger nucleases” (ZFN) och ”transcription activator-like effector nuclease” (TALEN) tycks CRISPR/Cas9 inducera färre risker vid genmodifiering och produktion av CRISPR/Cas9-systemet är dessutom mindre tidskrävande.

Transplantation is a process where you take an organ or tissue from one person and give to another in need of a new organ or tissue. A global problem is that there are too few organs and tissue available for transplantation. Xenotransplantation could be the solution to the worldwide problem and xenotransplantation from pigs to humans has been evaluated since the 90’s. Xenotransplantation is a process where you take an organ or tissue from one individual and give it an individual of a different species. Xenotransplantation from pig to primates gives rise to 4 graft rejection reactions: hyper acute, acute vascular, acute cellular and chronic rejection. The development of methods to prevent graft rejection reactions has therefore been of great importance.

In this literature review the approached questions are why graft rejection reactions occur, how the porcine virome affects the conditions for xenotransplantation, how the CRISPR/Cas9 system works and how that technology can be applied to forward the development of xenotransplantation.

One of the problems with xenotransplantation between man and pig are the porcine endogenous retro virus (PERV). This has worried the scientists as the viruses could potentially be transferred to humans from pigs and then like other retroviruses cause immunosuppression and tumourgenesis.

To prevent these problems, scientists have tried to bridge the genetic difference between primates and pigs through genetic engineering. Today much of the initial problems of xenotransplantation have been successfully counteracted. The hyper acute rejection has been counteracted by removing the pig's expression of gal molecules and engineering of pig organs to express human complement decay molecules has further improve the survival time of xenografts. Through the development of the CRISPR/Cas9 system and its application in xenotransplantation PERV-free pigs have been developed.

CRISPR/Cas9 is an effective tool to remove and insert genes in eukaryotic cells. Unlike previous technologies, e.g. ZFN and TALEN, that were more complicated, it is more secure and less time consuming to build systems targeting specific gene sequences with the CRISPR/Cas9 technique.