Генетические химеры и перспективы трансплантологии

Существует средневековая легенда, согласно которой христианские святые Косма и Дамиан, врачеватели и чудотворцы, однажды излечили больного, чью ногу разъедали страшные язвы, заменив поражённую конечность здоровой, взятой у только что умершего мавра.

Немецкая рукопись XV века рассказывает об этом следующее:

«Один человек страдал заболеванием ноги. Лекарства не помогали. Однажды во сне ему явились оба святых. С собой у них были хирургические инструмента и мазь. Один спросил другого: „Где нам взять ногу, чтобы заменить эту?“ Тот отвечал: „Сегодня будут хоронить чёрного мавра со здоровой ногой“. Первый сказал: „Принеси её“. Он отрезал ногу мавра, приставил её к ноге больного и обильно наложил мазь. А больную ногу положили мавру в гроб. Когда пациент проснулся, боли как не бывало. Он встал и приказал слугам принести свечи. Он повсюду рассказывал, что с ним произошло. Люди сбежались к гробу мавра и увидели отрезанную ногу. Они радовались свершившемуся чуду и с жаром благодарили Бога и святых Косму и Дамиана».

Святые мученики-бессребренники братья Косма и Дамиан
жили в III веке по Рождестве Христовом в Риме.

Как мы видим, идея, что таким образом можно помочь безнадёжно больным существовала очень давно. Но трансплантология, как реальная научная дисциплина, сделала свои первые шаг лишь в начале ХХ века. Её основоположником считается французский хирург Алексис Каррель. С 1902 года он занимался разработкой методов сшивания кровеносных сосудов и вскоре овладел уникальной техникой: отворачивая края разрезанных сосудов, Каррель сшивал их таким образом, чтобы с кровью соприкасалась только их внутренняя гладкая поверхность. При соединении краев кровеносных сосудов он использовал три поддерживающих шва, которые превращали круглое отверстие в треугольное. После этого каждая из трех сторон треугольника легко сшивалась. Он добился успеха не только в сшивании артерий и вен, но и в восстановлении тока крови через поврежденные сосуды.

В 1904- 1906 г. им были проведены первые операции по трансплантации органов, которые были бы невозможны без применения его метода сшивания.

В 1912 году Каррель стал лауреатом Нобелевской премией по физиологии и медицине «за признание его работы по сосудистому шву и трансплантации кровеносных сосудов и органов». Однако его успехи относились к экспериментальной, а не клинической трансплантологии. Обеспечение свободного тока крови в области пересаженного органа – это была даже не половина проблемы.

Хотя хирургические раны у животных-реципиентов часто заживали, со временем происходило отторжение новых органов, и животное погибало. При этом Каррелю удалось успешно выполнить аутотрансплантацию сосудов – пересадку сосудистых тканей в пределах одного и того же организма. В 30-е годы он также провёл ряд работ по культивированию живых тканей и даже целых органов в лабораторных условиях. Успех этих исследований был относительным, но, по крайней мере, Карреллю удалось добиться сохранения органов в жизнеспособном состоянии довольно длительное время.

Але́ксис Карре́ль (фр. Alexis Carrel)
(28 июня 1873, Сент-Фуа-ле-Лион — 5 ноября 1944, Париж)

Первая трансплантация органа от человека к человеку произошла в 1933 г. Выполнил её выпускник Киевского университета Юрий Юрьевич Вороной. После окончания университета он работал ассистентом в Харьковском медицинском институте, затем главврачом одной из больниц города Херсона (Украина), профессором хирургии Херсонского производственного медицинского института и старшим научным сотрудником Всеукраинского института неотложной хирургии и переливания крови (г. Харьков, Украина). В 20-е годы он освоил технику сосудистого шва и провёл ряд экспериментальных операций по пересадке органов на собаках.

В 1929 году выполнил работу «К вопросу о роли и значении специфических комплемент-связных антител при свободной пересадке testis. 3 апреля 1933 года, по одним данным – в больнице города Херсона, по другим - в клинике гематологии неотложной хирургии и переливания крови в Харькове, впервые в мире сделал пересадку трупной почки человеку.

Первое документальное подтверждение было им опубликовано в 1934 г. в итальянском журнале «Vіnеrvа Сhіrurgіса». В статье отмечалось, что почка включилась в кровообращение и стала самостоятельно функционировать.От мысли брать орган у живого человека Вороной отказался, считая, что «невозможно наносить заведомую инвалидность здоровому человеку, вырезая у него нужный для пересадки орган для проблематичного спасения больного».

Юрий Юрьевич Вороной
(9 [21] августа 1895, Журавка — 13 мая 1961, Киев)

Юрий Юрьевич Вороной (на фото слева).
В 1932 году украинский хирург Юрий Вороной проводит
первую в мире операцию по пересадке почки

Ещё одним отцом-основателем трансплантологии считается Владимир Петрович Демихов. В 1937 году, будучи студентом-третьекурсником физиологического отделения Московского государственного университета, он сконструировал и собственными руками изготовил первое в мире искусственное сердце и вживил его собаке.

Собака жила два часа. Это было первая в мире попытка создать искусственное сердце, а метод пересадки собаке донорского сердца был детально разработан Владимиром Петровичем к первой половине 50-х. Занимала его и пересадка других органов: печени, лёгких и даже головы. В 1960 году вышла книга Демихова «Пересадка жизненно важных органов в эксперименте», которая стала первой в мире монографией по трансплантологии. В 1962 году книга была переиздана в Нью-Йорке, Берлине и Мадриде. Примерно в это же время активные исследования в области трансплантологии велись в Стэнфордском университете (США).

Владимир Петрович Демихов
(18 июля 1916, хутор Куликовский — 22 ноября 1998, Москва)

Кристиан Бернард (8 ноября 1922, Бофорт-Уэст, Капская провинция, Южно-Африканский Союз — 2 сентября 2001, Пафос, Республика Кипр). Кардиолог и хирург, первый в мире выполнил операцию по пересадке человеческого сердца

В 1963 году лабораторию Демихова посетил хирург из Кейптауна Кристиан Бернард. Тот самый, который 3 декабря 1967 г. выполнит первую в мире операцию по пересадки сердца человеку. Увы, хотя эта операция считается успешной, и действительно является таковой по своим научным результатам, Бернарду совсем ненадолго удалось продлить жизнь своему пациенту. Сперва больной быстро поправлялся, но на 12 день его состояние резко ухудшилось. Ему диагностировали отёк лёгких, который посчитали следствием острой сердечной недостаточности на фоне отторжения, и усилили имуннодепрессивную терапию. Это оказалось роковой ошибкой, в действительности причиной состояния пациента была двусторонняя пневмония. Принятые меры привели к ухудшению, и на 21 декабря больной скончался.

Вторую операцию по пересадке сердца Бернард выполнил 2 января 1968 г. Реципиент – Филипп Блайберг, прожил после операции 19 месяцев. Причина смерти – хроническое отторжение пересаженного органа. Всего в период с декабря 1967 года по ноябрь 1974 в Кейптауне были проведены 10 трансплантаций сердца. Четверо из прооперированных прожили после этого дольше полутора лет. Двое – 13 и 23 года. В следующие десятилетие показатели значительно улучшились.

С тех пор трансплантология прошла большой путь, врачи достигли значительных успехов в искусстве правильного подавления иммунитета и операции по пересадке органов стали чуть ли не рутинными. Но именно это породило новую проблему – проблему дефицита донорских органов. Она имеет как экономические, так и этические аспекты. Не раз случалось, что жизнь больного не была спасена, потому что в распоряжении врача не оказалось, извините за некоторый цинизм, подходящего трупа.

Согласно данным, недавно опубликованным в американской прессе, каждый час в очередь на трансплантацию добавляется шесть жителей США, и 22 человека из этой очереди умирают ежесуточно, не дождавшись необходимых материалов. Спрос порождает предложение, и чёрные трансплантологии давно стали популярнейшими персонажами страшных городских легенд. Что особенно скверно, эти легенды не всегда далеки от действительности.

Каковы же пути решения? Ещё на заре трансплантологии учёные задумывались о возможности использования донорских органов взятых у животных. Но чем дальше донор от реципиента в генетическом отношении, тем больше сложностей возникает.

Наиболее беспроблемной является так называемая автотрасплантация, когда ткани пересаживаются в пределах одного организма, который сам себе и донор и реципиент. Далее следует изотрасплантация, когда донором является однояйцовый близнец реципиента. Потом - аллотрансплантация, или гомотрансплантация — донором трансплантата является генетически и иммунологически отличающийся человеческий организм. И наконец, межвидовая трансплантация, или ксенотрансплантация – самая проблемная из всех.

К примеру, в 1977 г. Бернард дважды пытался использовать для пересадки сердце обезьяны, и оба раза неудачно. В первом случае донорское сердце проработало шесть часов, во втором четверо суток. Можно, конечно работать над угнетением реакции отторжения, но это чревато беззащитностью организма перед другими опасностями. Как мы помним, именно от такого воздействия умер первый пациент Бернарда.

Идеальным решением было бы выращивание запасных органов «в пробирке» из собственных тканей реципиента, и наука делает определённые успехи в этом направлении, но и препятствий там пока достаточно. Генные инженеры (тоже популярные персонажи городских легенд) предлагают нам третий путь – выращивание животных с заданными генетическими параметрами, чьи органы не будут активно отторгаться при пересадке.

Хиро Накаути,
глава Центра стволовых клеток и регенеративной медицины

Недавно новость о значительном научном успехе в этом направление появилась во многих средствах массовой информации. Заголовки были жутковатые: «Американские учёные впервые вырастили химеру человека и овцы». Разумеется, в действительности всё выглядит далеко не так жутко, как звучит. Нигде в подвалах Стэндфордского университета не бродят минотавры и не прячутся бараны с человеческой головой.

Генные инженеры называют химерой организм, составленный из двух или более наборов разнородных клеток. 

"Число человеческих клеток в этом зародыше крайне мало - успокаивает взволнованную публику Хиро Накаути, один из авторов исследования, - он никогда бы не превратился во что-то подобное свинье или овце с человеческим лицом или мозгом. В среднем лишь одна из тысячи или десяти тысяч его клеток была "унаследована" от человека». 

Притом такого рода химера вовсе не первая.

Ввести в зародыш животного (свиньи или овцы) стволовые клетки человека в строго определенный период развития и получить жизнеспособный эмбрион получалось и раньше. Но в прежних экспериментах человеческие и животные клетки соотносились приблизительно как 1:100 000. Теперь, благодаря применению новой технологии, процент человеческих клеток в химере удалось увеличить на порядок. Речь идёт не о полноценных живых существах, а всего лишь о четырёхнедельных эмбрионах.

На 28 день эксперимента, после того как исследователи убедились, что эмбрионы развиваются нормально, эксперимент был прерван. Требуется как следует продумать и осознать полученные результаты и спрогнозировать возможные последствия, прежде чем давать добро на дальнейшие работы. Пока их продолжение подпадает под мораторий на исследования генной модификации человека.

Сами учёные: Хиро Накаути (Hiro Nakauchi), Хуан Бельмонте (Juan Belmonte) и Пабло Росс (Pablo Ross), рассматривают свои результаты как очередной успешный шаг к своей цели. Конечной задачей является создание животного (вероятно, овцы или свиньи) имеющей внутренний орган (к примеру, печень) ничем не отличающийся от человеческого и годный для пересадки. Для этого общее количество человеческих клеток в организме химеры должно составлять не менее 1%.

---

По теме:

• Рождение химеры: зачем ученым гибрид человека и животного?