Při operaci náhrady srdeční chlopně se používají dva typy chlopenních protéz – mechanické nebo bioprotetické. Mechanické chlopně mají dlouhodobou životnost, ale vyžadují celoživotní antikoagulaci s rizikem trombózy, tromboembolie nebo spontánního krvácení, a proto nejsou ideální, zejména u mladých pacientů (náchylných k úrazům, menstruujících nebo těhotných) a u pacientů v rozvojovém světě, kde může být obtížné pečlivé sledování antikoagulace.
Bioprotetické srdeční chlopně (BHV) jsou konstruovány z prasečích srdečních chlopní nebo hovězího perikardu konzervovaného glutaraldehydem. Pacienti s BHV nevyžadují antikoagulaci, ale může dojít ke strukturálnímu poškození chlopně, zejména u mladších pacientů, což si vyžádá její výměnu a s ní spojené vyšší riziko úmrtí.
Většina z odhadovaných 275 000 až 370 000 výměn chlopní ročně se v rozvinutých zemích provádí u starších pacientů1. Celosvětově však existuje odhadem 15 milionů pacientů s revmatickým onemocněním srdce, většinou mladých lidí v rozvojovém světě, s nejméně 280 000 novými případy ročně2. Pouze přibližně 7-8 % čínské a indické populace má přístup ke kardiochirurgickému zákroku1,3, ale poptávka se pravděpodobně výrazně zvýší, protože ekonomiky těchto zemí rostou a technologie se dále rozvíjejí, což umožňuje provádět náhrady chlopní. Například perkutánní transkatetrová náhrada chlopně (při níž se používají BHV) se v současné době provádí u starších pacientů, kteří jsou příliš nemocní na standardní otevřenou operaci srdce4 , ale měla by minimalizovat intenzitu potřebné pooperační péče, takže by mohla být vhodná pro pacienty po celém světě. Existuje tedy obrovský potenciální „trh“ pro náhradu BHV.
Strukturální poškození nebo selhání chlopně, ke kterému dochází u BHV, je závislé na věku, přičemž <10 % se vyskytuje u pacientů ve věku >65 let, ale téměř rovnoměrné selhání do 5 let u pacientů ve věku <35 let5. Kalcifikace BHV je s největší pravděpodobností důsledkem kombinace chemických procesů souvisejících s fixací glutaraldehydu a imunitní reakce na xenotransplantát (humorální i buněčné)6 . Pravděpodobným důvodem, proč mladí pacienti vykazují tak agresivní destrukci BHV, je zvýšená imunitní kompetence a metabolismus vápníku.
Neúspěšné chlopně vykazují známky zánětu (infiltrace makrofágy a mononukleárními buňkami) a trombózy (ukládání destiček a fibrinu)7, což jsou histopatologické znaky podobné těm, které jsou pozorovány u experimentálních xenotransplantátů živých tkání/orgánů. Pokroky v oblasti experimentálních orgánových xenotransplantací se tedy mohou uplatnit při navrhování odolnějších BHV, zejména pro mladé pacienty.
V kombinaci prasečího xenotransplantátu s lidským je hlavním cílem pro protilátky proti prasečím lidským tkáním antigen galaktózy α1, 3 (Gal)8. Tato reakce antigen-protilátka se podle několika skupin podílí na kalcifikaci a selhání BHV9,10. Tento problém může být alespoň částečně vyřešen, pokud budou BHV zkonstruovány z geneticky upravených prasat, která byla vyvinuta jako zdroj orgánů pro xenotransplantace.
Prasata s vyřazeným genemα1, 3-galaktozyltransferázy (GTKO) (která neexprimují Gal antigeny) byla zkřížena s prasaty, která jsou transgenní pro proteiny regulující lidský komplement, (např. CD46 CD55) a je známo, že poskytují odolnost vůči poškození zprostředkovanému lidským komplementem. Brzy budou k dispozici prasata GTKO exprimující lidské „protizánětlivé“ nebo „protitrombotické“ geny, které mohou poskytnout další ochranu BHV před lidskými zánětlivými a imunitními reakcemi.
Pokud by se podařilo vytvořit BHV, které by poskytovaly prodloužené přežití u mladých pacientů a u pacientů, u nichž je dlouhodobá antikoagulace kontraindikována, došlo by pravděpodobně ke změně paradigmatu náhrady chlopní po celém světě. Suroviny potřebné k výrobě BHV (např. chlopně nebo perikardiální tkáň z divokých, nemodifikovaných prasat nebo krav) lze získat za minimální cenu na jatkách. Náklady na chlopně z geneticky modifikovaných prasat by byly nepochybně výrazně vyšší (i když by se s rozšiřováním chovných stád výrazně snížily). Vzhledem k populaci pacientů, kteří by mohli mít z vylepšených BHV největší prospěch, tj. mladí lidé zejména v rozvojových zemích, kde je výskyt revmatických srdečních onemocnění stále vysoký, jsou náklady na BHV důležitým faktorem. Možná i z tohoto důvodu dosud společnosti zabývající se touto oblastí neprojevily žádné nadšení pro zkoumání geneticky modifikovaných prasat jako budoucích zdrojů chlopní nebo osrdečníku. Inovativní přístup podnikatelů v zemích, jako je Čína a Indie, spolu s rostoucím přístupem ke stádům geneticky modifikovaných prasat by měl toto dilema vyřešit.