В начале января этого года весь мир облетела новость о пересадке человеку сердца от генно модифицированной свиньи. И хотя 9 марта пациент скончался, специалисты считают, что беспрецедентная операция открыла новую эру в медицине и еще на шаг приблизила нас к медицине будущего. Почему?
Как возможно, чтобы человеку пересадили свиное сердце
Пациент, 57-летний американец Дэвид Беннет, остро нуждался в пересадке сердца из-за неизлечимой болезни, но общее состояние его здоровья не позволяло трансплантировать орган от человека. По сути, Беннет был обречен, и в качестве последнего шанса ему был предложен эксперимент – пересадка сердца от ГМ-свиньи. На вмешательство было получено согласие самого пациента и экстренное разрешение надзорного органа. Операция в целом прошла успешно, и пересаженный орган функционировал. Однако спустя несколько недель появились сообщения о смерти Дэвида Беннета, хотя причины смерти названы не были.
Человек, далекий от науки, наверное, расценит это как провал, однако следует понимать: это лишь первая попытка. Успехи в пересадке человеческих органов тоже поначалу были более чем скромными: первый человек с пересаженным сердцем прожил всего 18 дней, а современный рекорд продолжительности жизни с донорским сердцем – более 30 лет. Так что для научного сообщества случай Дэвида Беннета – повод для очень большого оптимизма.
В наши дни трансплантация органов одного человека другому – хорошо отработанная медицинская технология: ежегодно тысячи людей получают шанс на жизнь благодаря таким операциям.
Выживаемость пациентов очень высока: при благоприятном стечении обстоятельств пересадка органа продлевает человеку жизнь на десятилетия, в то время как без операции он был бы обречен на быструю смерть. Однако в области трансплантологии существует множество проблем и ограничений, преодолеть которые до недавнего времени было невозможно. Генно-модифицированные свиньи-доноры потребовались по причинам, о которых пойдет речь ниже.
Почему так сложно пересадить человеку орган от другого человека?
1. Проблема совместимости
Человеческий иммунитет имеет сложную систему распознавания «свой-чужой» -- это необходимо, чтобы иммунная система не атаковала собственные органы и отличала их от инородных тел и инфекционных «захватчиков». Иммунитет распознает определенные белки на поверхности клеток – они служат чем-то вроде удостоверения «я свой». У разных людей эти белки в некоторой степени различны по генетическим причинам, и при их несходстве иммунная система считает пересаженный орган инородной тканью, которая должна быть уничтожена любой ценой. При подборе пары «донор-реципиент» проблема встает в полный рост: достичь полной совместимости невозможно, однако можно попытаться найти донора с максимально похожими белками, чтобы уменьшить иммунную реакцию отторжения. Именно поэтому для трансплантации подходит не любой произвольный орган, а только имеющий высокую степень совместимости с организмом реципиента – а дождаться такого органа могут не все. Так что возможность пересадки органа «от любого человека с улицы» существует только в фантазиях нечистоплотных журналистов и авторов городских легенд-страшилок.
2. Проблема отторжения
Так как полностью преодолеть проблему совместимости нельзя, люди с пересаженными органами вынуждены пожизненно принимать специальные препараты для подавления иммунитета – в противном случае орган начнет отторгаться. Такая терапия имеет множество тяжелых последствий для здоровья, сильно снижает качество жизни и очень дорого обходится страховым компаниям или самим больным.
3. Недостаток донорских органов
Их всегда меньше, чем пациентов, нуждающихся в пересадке. Это порождает многолетние очереди на трансплантацию, и далеко не все доживают до операции.
4. Технические сложности
После изъятия органа он должен быть пересажен реципиенту как можно скорее – счет идет на часы, и чем дольше орган находится вне тела, тем ниже вероятность успеха операции. Между тем подходящую пару «донор-реципиент» могут разделять тысячи километров.
5. И наконец, вопросы этики
В этом плане трансплантология – одна из самых сложных и спорных областей медицины. Даже если не касаться этических аспектов самой процедуры изъятия органов, нельзя не обращать внимания на некоторые пугающие явления.
Например, жители беднейших стран мира нередко готовы продать свой орган (чаще всего почку) за относительно небольшие деньги, не вполне сознавая последствия такого шага. Формально это решение принимается ими добровольно, но нетрудно понять, насколько эта «добровольность» на самом деле продиктована крайней нуждой и плохой информированностью.
Как пересадка органов от ГМ-свиней решает эти проблемы?
Строго говоря, попытки пересадки человеку органов от родственных видов предпринимались уже давно. Чаще всего это были последние отчаянные попытки спасти пациентов, почти не имеющих шансов выжить; увы, такие трансплантации чаще всего заканчивались смертью пациента через несколько дней или недель. Донорами обычно были человекообразные обезьяны. Причину вы уже должны понимать: генетические различия между обезьяной и человеком больше, чем между двумя людьми, поэтому говорить об иммунологической совместимости здесь нельзя вовсе.
«Второе рождение» ксенотрансплантация (пересадка органов от неродственных организмов) получила в связи с успехами генной инженерии. Благодаря открытиям последних десятилетий теперь можно «включать» и «выключать» определенные гены в конкретных органах или целых организмах. Свинья, от которой Дэвид Беннет получил сердце, была подвергнута генной модификации: ученые «отключили» гены, ответственные за реакцию отторжения, и добавили несколько генов, связанных с механизмами иммунного распознавания «свой-чужой». По сути, это сердце было уже не свиным, а частично гуманизированным – генетически приближенным к органу человека.
Специалисты надеются усовершенствовать технологии генной модификации животных-доноров – вплоть до того, что в теле свиньи можно будет вырастить органы, полностью идентичные человеческим. Более того: это может быть орган, соответствующий индивидуальному генетическому профилю конкретного человека – а значит, полностью иммунологически совместимый. После пересадки пациенту не придется жить с постоянно подавленным иммунитетом, а риск отторжения органа станет рекордно низким.
Огромную надежду это дает, например, людям с диабетом первого типа, у которых погибли или повреждены клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин. Замещающие клетки могут быть выращены в ГМ-свиньях и затем перенесены в тело человека: такие опыты уже были проведены на приматах и показали обнадеживающие результаты.
Точно таким же образом предполагается выращивать в ГМ-свиньях человеческую кровь – несмотря на популяризацию донорства, дефицит крови для переливания по-прежнему достаточно острый, особенно когда речь идет о редких группах крови (например, 4 группа, отрицательный резус-фактор).
Почему донором стала именно свинья?
Существует расхожий миф о некой особой генетической близости человека и свиньи. Это, конечно, неправда: самый близкий к человеку вид – шимпанзе (98% общих генов). Общих генов со свиньями у нас тоже много – но не больше, чем с многими другими млекопитающими. Почему же в качестве животного-донора выбрана домашняя свинья, а не шимпанзе?
- Органы свиньи по размеру близки к человеческим, в то время как органы шимпанзе мельче из-за более скромных размеров тела.
- Свиньи очень быстро растут, так что орган нужного размера можно получить за год или меньше. Темпы развития шимпанзе гораздо более медленные: они хотя и взрослеют быстрее, чем люди, но далеко не так быстро, как свиньи. К тому же свиньи рано достигают половой зрелости и способны приносить многочисленное потомство, что облегчает выведение генетических линий с заданными параметрами, которые необходимы для медицинских экспериментов.
- Свиней несложно и относительно недорого содержать.
- Свиньи хорошо изучены, в том числе с точки зрения генетики.
- Домашняя свинья не относится к редким и исчезающим видам – в отличие от человекообразных приматов, которые находятся на грани вымирания и защищены природоохранным законодательством.
- И наконец, современные нормы биоэтики сильно ограничивают эксперименты над человекообразными обезьянами. Они слишком близки к виду Homo: испытывают вполне человеческие эмоции, демонстрируют сходный интеллект и даже способны обучаться языку (это продемонстрировали, например, горилла Коко и карликовый шимпанзе Канзи). Что касается свиней, то вряд ли имеет смысл дискутировать на тему этичности использования их как доноров, когда свинина лежит на каждом мясном прилавке.
Свиньи уже давно используются в медицине, включая трансплантацию кожи свиньи и имплантацию клапанов сердца свиньи. Но пересадка целых органов гораздо сложнее, чем использование сильно обработанных тканей. Свиньи с отредактированными генами, использованные в этом эксперименте, были предоставлены Revivicor, дочерней компанией United Therapeutics, одной из нескольких биотехнологических компаний, занимающихся разработкой подходящих свиных органов для потенциальной трансплантации человеку.
