Концепция выращивания человеческих органов внутри тел представителей других биологических видов постепенно перемещается со страниц научной фантастики в реальную жизнь. Так, недавно исследователи сообщили, что им удалось вырастить овечий эмбрион, содержащий человеческие клетки.
По словам учёных, выращивание человеческих органов внутри животных не просто увеличит общее количество доступных для трансплантации сердец, лёгких или почек. Возможность использовать для культивации собственные клетки пациента позволит выращивать органы по «индивидуальному заказу», ликвидируя риск отторжения трансплантатов иммунной системой.
Пока каждый год из-за проблем с донорскими органами погибают тысячи человек. Одни — так и не дождавшись трансплантации, другие — уже после пересадки, из-за возникших проблем с совместимостью.
«Даже сегодня наилучшим образом подобранные органы — если донором выступает не близнец пациента — работают не очень долго, потому что иммунная система постоянно атакует трансплантаты», — рассказывает доктор Пабло Росс (Pablo Ross) из Калифорнийского университета в Дейвисе (University of California, Davis). Доктор Росс входит в команду учёных, занимающихся разработкой технологии выращивания человеческих органов в организмах животных.
Учёный также добавил, что, если процесс такой культивации станет возможным, пересадка органов, вероятно, начнёт использоваться не только в случаях, когда речь идёт о спасении жизни.
Брюс Уайтло (Bruce Whitelaw) профессор биотехнологии животных в Рослинском институте (Roslin Institute), полагает, что до внедрения нового подхода в повседневную практику ещё далеко. Однако он же считает, что новое исследование «важный шаг к пониманию того, могут ли овцы стать основой будущих «химерных» проектов».
Новый подход отличается от ксенотрансплантации, предполагающей, что человеку могут быть пересажены органы представителей других биологических видов. Хотя ксенотрансплантация также может решить проблему нехватки донорских органов, вопрос с отторжением чужеродных трансплантатов она не снимет.
Но Росс и его коллеги недавно совершили масштабный прорыв уже применительно к нашему виду. Как сообщили исследователи, им удалось «встроить» человеческие стволовые клетки в эмбрион свиньи. В итоге учёные получили свиной зародыш, в котором на 100 тыс. свиных клеток приходилась одна человеческая. Эти химеры — термин заимствован из греческой мифологии — успешно развивались на протяжении 28 дней, после чего были утилизованы.
Теперь, на встрече Американской ассоциация продвижения науки (American Association for the Advancement of Science), эта же команда исследователей сообщила, что смогла повторить сходный эксперимент, но уже с использованием овечьих эмбрионов. При этом доля человеческих клеток в химерном организме была примерно в 10 раз выше — на каждые 10 тыс. овечьих клеток приходилась одна человеческая.
Учёные также заявили, что смогли применить технологии редактирования генов и создать эмбрионы овец и свиней, не способные вырастить собственную поджелудочную железу. Впрочем, этот подход пока находится в разработке. Исследователи надеются, что человеческие клетки, внедрённые в такой эмбрион, начнут размножаться таким образом, чтобы заместить недостающий орган.
Учёным разрешено выращивать химерные эмбрионы на протяжении 28 дней, причём 21 день из этого срока зародыш пребывает в организме овцы. Хотя теоретически 28 дней должно быть достаточно для того, чтобы выяснить, происходит ли «замещение» отсутствующего органа, продление срока развития эмбриона до 70 дней могло бы предоставить больше информации авторам проекта. Однако, по словам самих исследователей, такое изменение дизайна экспериментов требует дополнительного одобрения от надзорных органов.
По словам Росса, новый подход сможет сработать, когда хотя бы 1% клеток химерного эмбриона будут человеческими. Поэтому пока необходимо продолжать работу по увеличению доли человеческих клеток в зародышах.
Учёный также отметил, что в использовании овечьих эмбрионов есть ряд преимуществ. В частности, их легко получить при помощи ЭКО, а для эксперимента требуется меньше зародышей — то есть, в одну овцу подсаживается меньшее число эмбрионов, чем в свинью.
«Если одной свинье мы подсаживаем 50 эмбрионов, — поясняет Росс, — то овце всего четыре».
Некоторые органы овец, например, сердце и лёгкие, сходны с нашими. Как и свиньи, овцы могли бы «выращивать» в себе органы нужного размера.
Впрочем, работа со свиньями продолжается. Эти животные также обладают рядом полезных качеств — например, быстро растут и рожают больше детёнышей разом. Это означает, что для получения достаточного количества информации в экспериментах потребуется меньше свиноматок.
Но вопросы этического порядка по-прежнему стоят довольно остро. Не последний из них — могут ли эксперименты закончиться тем, что у химерного организма появится мозг, похожий на человеческий.
«У меня есть такие же опасения, — рассказывает Росс, добавляя, что исследователи внимательно смотрят, в каких областях химерного организма приживаются человеческие клетки. — Допустим, результаты нашей работы покажут, что все человеческие клетки перемещаются в мозг животного. Тогда мы ни в коем случае не будем продолжать».
В целом же Росс и его коллеги настроены оптимистично. Пока неизвестно, сколько лет займёт работа, но рано или поздно, уверены учёные, она увенчается успехом. Кроме того, опасения по поводу свиньи с человеческим лицом или мозгом, скорее всего, так и останутся беспочвенными, ведь доля человеческих клеток в химерных организмах очень мала, а учёные уже сейчас могут в какой-то степени управлять перемещением подсаженных клеток, направляя их таким образом, чтобы избежать попадания в мозг или половые железы.
Ещё одна потенциальная опасность — заражение реципиентов вирусами, содержащимися в ДНК «животных-доноров». Например, кровеносные сосуды донорского органа могут быть построены из животных клеток — и с ними в организм пациента попадёт и вирусная ДНК. Впрочем, относительно недавно технологии редактирования генов позволили учёным получить поросят, свободных от таких вирусов, что должно облегчить работу Росса и его коллег.
В настоящее время Национальные институты здравоохранения США (US National Institutes of Health) наложили мораторий на финансирование исследований, подобных тому, что ведёт команда Росса. Но сейчас этот мораторий пересматривается и может быть снят. В Великобритании же для проведения таких работ требуется только получение специальной лицензии.