Зачем ученые создают гибрид животного и человека

По статистике Всемирной организации здоровья, количество нуждающихся в донорских органах за последние 12 лет увеличилось в мире в пять раз. Согласно официальному правительственному отчету о трансплантации в США ежедневно донорские органы получают 79 человек и 18 умирают, их не дождавшись. И это в стране с наиболее развитой системой трансплантологии. Выращивание искусственных органов - дело пока отдаленной перспективы. Поэтому в научных кругах все активнее обсуждается идея ксенотрансплантации, выращивания человеческих органов в организме животных. Она может стать наилучшей технологией для спасения людей, пока биологи учатся создавать органы с помощью тканевого инжиниринга, считает представитель Национального института сердца, легких и крови США (NHLBI) доктор Мухаммад Мохиуддин.

Первой создаст живые фабрики Япония

Суть ксенотрансплантации состоит в следующем: индуцированные (т. е. перепрограммированные из других видов, например репродуктивных) стволовые клетки человека внедряют в зародыш животного. Затем такой комбинированный эмбрион имплантируют самке животного. В результате появляется потомство с пригодными для пересадки органами. Профессор Алан Флейк из Детского госпиталя Филадельфии, при котором создана лаборатория ксенотрансплантации, среди главных достоинств технологии называет хорошую приживаемость: выращенные в организме животного человеческие органы не будут после пересадки отторгаться.
Над развитием этого направления трансплантологии работают такие именитые организации, как американская клиника Мэйо, биотехнологические компании United Therapeutics, Novartis и др. Впрочем, пока самым важным достижением можно считать результаты работы специалистов Национального института сердца, легких и крови США (National Heart, Lung and Blood Institute, NHLBI), успешно пересадивших генетически модифицированные сердца свиней бабуинам.

После того как ученый Синъя Яманака в 2012 г. стал лауреатом Нобелевской премии по медицине и физиологии за исследование в области стволовых клеток, регенеративная медицина была объявлена в Японии одним из приоритетных направлений развития науки. Страна восходящего солнца предпочитает не афишировать результаты своих наработок в области ксенотрансплантации. Но именно она может стать первым в мире государством, где выращенные в организме животных органы начнут пересаживать людям. Во всяком случае Совет по научно-технической политике при правительстве Японии уже обратился в кабинет министров за соответствующим официальным разрешением.

Как выращивают новые органы

Больше информации о подобных исследованиях озвучивают Штаты. Именно по этим данным можно судить, как далеко продвинулись соответствующие изыскания. Одним из самых резонансных событий в научном мире стали исследования ученых во главе с Исмаилом Занджани из Университета Невады по выращиванию "гуманизированных" органов в организме овец. Изначально ученые ставили перед собой цель выяснить, можно ли "исправить" эмбрионы с генетическими дефектами, внедряя в них здоровые стволовые клетки. Однако в ходе экспериментов Занджани понял, что подобную технологию также можно использовать для выращивания донорских органов.
Идея опыта с овцами базировалась на исследованиях специалистов из детской больницы в Филадельфии, которые доказали, что человеческие стволовые клетки костного мозга теоретически могут прижиться в овцах и стать частью сердца, кожи, мускулов и прочих органов. Команде Занджани удалось добиться удивительно высокой пропорции человеческих клеток в некоторых органах животных. Проблема в том, что, как выяснилось, в некоторых случаях человеческие клетки теряют функциональность или соединяются с клетками овцы, и никто не знает, к каким последствиям это может привести. Занджани пока не удалось найти выход из ситуации.

Роберт Клонер, эксперт по сердечным заболеваниям в Университете Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе уверен: если удастся выращивать сердечные клетки в организме животных, это будет серьезным прорывом, поскольку позволит создавать эмбриональные сердечные клетки для обычной терапии. Технология уже доказала свою эффективность в лечении сердечных заболеваний у мышей и крыс. Проблема в том, что в настоящий момент единственным источником человеческих зародышевых сердечных клеток является плод человека. Ученые надеются, что методика Занджани поможет решить эту этическую проблему.

Как считает Занджани, с помощью его метода можно будет выращивать широкий спектр разнообразных тканей, например, клетки, производящие инсулин для лечения диабета. Со временем предполагается существенно увеличить пропорциональное содержание человеческих клеток в органах подопытных животных, что позволит таким органам лучше приживаться. Сейчас ученые пытаются найти виды стволовых клеток, которые наиболее эффективны для формирования того или иного органа.

Наилучшими донорами оказались свиньи

Куда больших успехов удалось добиться ученым, выращивающим органы в организме свиней. Именно эти животные считаются наилучшими для экспериментов в области ксенотрансплантации: ее ДНК аналогично человеческому, а органы похожи как анатомически, так и функционально. Поэтому основные опыты проводятся именно с этими животными. Так, группа ученых во главе с профессором Стэнфордского и Токийского университетов Хиромицу Накаути в августе этого года начала эксперимент по выращиванию человеческих органов в теле свиньи с использованием стволовых клеток. При определенном химическом воздействии они способны перерождаться в клетки любого типа, что теоретически позволяет выращивать в лабораторных условиях ткани для разных органов. Однако дальнейшая их пересадка в организм человека может привести к возникновению злокачественных опухолей, поэтому такую методику до сих пор не использовали.

Хиромицу Накаути начал с воссоздания поджелудочной железы. Он модифицировал оплодотворенную яйцеклетку свиньи: чтобы у животного в будущем не было свиной поджелудочной железы, были изъяты ответственные за это клетки. Затем в матку взрослой особи ввели зародыш на ранней стадии развития с заменой недостающих клеток железы стволовыми клетками человека. Они адаптируются к организму свиньи, что приводит к развитию человеческой поджелудочной железы. В случае успеха применение этой технологии в регенеративной медицине возможно будет уже в ближайшие годы. Ученые намерены выращивать подобным образом и другие ткани и органы для последующей пересадки человеку.

Экспериментирует со свиньями и компания United Therapeutics: ее специалисты пытаются найти эффективный способ лечения серьезных легочных заболеваний с помощью трансплантации. Основатель и генеральный директор компании Мартина Ротблатт надеется, что со временем можно будет успешно пересаживать легкие свиньи человеку. По словам Ротблатт, чтобы сделать легкие свиньи биологически совместимыми с человеческим организмом, нужно выполнить около 12 генетических модификацией свиного генома: без этого произойдет отторжение органа. United Therapeutics уже успешно сделала шесть из них. Специалисты ведут также перспективные разработки по ксенотрансплантации почек, печени, сердца и роговицы. United Therapeutics также участвовала в модификации клеток свиней, чьи сердца успешно пересадили обезьянам ученые из NHLBI.

Чем опасно "животное" комбинирование

Использование животных в качестве живых фабрик по производству клеток и органов для человека вызывает немало споров и ставит множество этических вопросов. Например, остается ли овца с человеческими клетками мозга просто овцой или она уже частично человек? Интересно, что для изучения этой темы в Великобритании и Канаде созданы специальные комиссии, в составе которых не только ученые, но и журналисты, юристы и другие профильные специалисты.

Высказываются также опасения, что ксено-трансплантология может привести к химеризму. Пересаженные от животного органы состоят из клеток, которые теоретически способны мигрировать по телу человека и видоизменять его за пределами пересаженного органа. То есть в результате пересадки органов от животных человеку может меняться физиология реципиента. Некоторые специалисты не исключают, что пересадка взятого от животного органа способна непредсказуемо изменить психику и эмоциональную сферу человека. Следовательно, создаются предпосылки для возникновения межвидовых гибридов человека и животных.

Наконец, не стоит сбрасывать со счетов и риск возможной передачи человеку через ДНК животных опасных болезней. Это одна из главных причин, по которой ксенотрансплантация, несмотря на явные успехи в этой области, не развивается пока достаточно эффективно.

Сторонники ксенотрансплантологии говорят, что необходимый уровень безопасности способна обеспечить тщательная селекция и отбор животных-доноров. Наилучшим решением может стать создание специализированных свиноферм, работающих по программе пересадки органов. Как бы то ни было, технологиям ксенотрансплантации обеспечено большое будущее, ведь приживление и сохранение здорового донорского органа без постоянного лечения в течение всей последующей жизни - слишком заманчивая перспектива, чтобы от нее отказаться.

Опубликовано в ежемесячнике "Власть денег" за сентябрь 2015 г. (№9/434)