Сто веселых поросят
Это сообщение было встречено специалистами с большим интересом, потому что оно имеет прямое отношение к судьбам т.н. ксенотрансплантации, т.е. пересадки больным людям органов других животных для замены вышедших из строя собственных органов.
Ксенотрансплантация – давняя мечта врачей (и пациентов). В одних только США ежегодно требуется замена почти 100 тысяч органов, но лишь 30 тысяч пациентов могут рассчитывать получить человеческие органы для замены. И, казалось бы, использование для этой цели органов животных могло бы решить эту мучительную задачу. Но первые же пробы показали, что на этом пути есть многочисленные трудности. Самые естественные кандидаты для пересадки – обезьяны – плохо подходят для такой цели. Шимпанзе – исчезающий вид и охраняются законом; бабуины много меньше людей и соответственно их органы меньше (впрочем, одна такая операция была произведена, но эта пересадка бабуиньего сердца новорожденной девочке кончилась смертью пациентки на 21 день после операции). А кроме того обезьяны слишком близкие родственники человека, так что вирусы из органов донора вполне могут перейти к пациенту. Более пригодны для пересадки свиньи – они доступны в любых количествах, достаточно велики по размерам и достаточно далеки от людей, чтобы уменьшить вероятность переноса вирусов. Правда, свиньи живут лишь 15 лет в среднем, и неизвестно, проживут ли пересаженные органы дольше, но это уже второй вопрос – первым является вопрос об успехе самой операции.
К сожалению, многочисленные пробы постепенно выявили целый ряд препятствий и на этом пути. Первым оказалось т.н «гиперактивное отторжение» пересаженного органа, наступающее через минуты, максимум часы после операции. Как выяснил в 1993 г. Дэйвид Купер, оно происходит в силу того, что в организме донора имеются т.н. ксенореактивные натуральные антитела, которые немедленно распознают некие специфические для не-приматов молекулы сахаров (альфа-Гал) на поверхности свиных клеток. Они связываются с этими молекулами», это вызывает комбинированную атаку защитных средств пациента против клеток такого типа, и всё кончается образованием тромбов и смертью пациента.
Однако тот же Купер нашел, что искусственное подавление у свиньи гена, заведующего образованием этих молекул, успешно устраняет такую атаку и сохраняет жизнь пациента. Этот и другие успехи вызвали ажиотаж, и в 1996 г. швейцарская фарма-фирма Новартис решила вложить около миллиарда (!) долларов в соответствующие исследования и создание инфраструктуры для будущих массовых пересадок. Этому примеру последовали другие мегафирмы, и начался кратковременный бум в сфере ксенотрансплантаций. Однако вскоре были обнаружены новые препятствия. Если экспериментальный пациент (обычно бабуин) не погибал от гиперактивного отторжения, вызванного атакой его макрофагов и других иммунных клеток на сосуды пересаженного органа. Когда эту опасность удалось нейтрализовать с помощью предварительного подавления иммунной системы пациента, наступил черед борьбы с клеточным отторжением, с перерождением клеток пересаженного органа и, наконец, с т.н. разрегулированной коагуляцией, которая по-разному проявляла себя при перасадке разных органов – например, в случае пересадки почки она проявлялась в чрезмерном разжижении крови и смерти пациента от кровотечений, а в случае пересадки печени – напротив. в чрезмерном свертывании и смерти пациента от тромбоза.
Пока ученые сражались с этими препятствиями, продвижение в области ксенотрансплантации затормозилось, и фарма-фирмы утратили интерес к ней и перебросили свои деньги на более прибыльные направления. Но за минувшие 10 лет начали накапливаться многообещающие успехи. Во-1х, были найдены пути борьбы с перечисленными выше видами отторжений (в частности, с помощью подбора соответствующих иммунодепрессантов). А во-2х, появилась новая, гораздо более простая, дешевая и надежная техника подавления генов, заимствованная из иммунной системы бактерий (т.н. метод CRISPR/Cas9). Достаточно сказать, что в результате этого продвижения сегодня уже считается достаточно безопасной пересадка свиной роговицы, близка к безопасности пересадка инсулин-производящих клеток свиной поджелудочной железы (их научились защищать желатином) и американская фирма United Therapeutics вложила 100 млн долларов, чтобы к 2020 году сделать безопасной пересадку свиных легких (особенно затрудненную из-за наличия в легких большого числа мелких кровеносных сосудов).
Сейчас на горизонте ксенотрансплантации видятся два облака. Одним из них является опасность вирусного заражения и особенно ретровирусного заражения пациента. Два из самых распространенных свиных вирусов – герпесвирус и ротавирус - могут быть элиминированы с помощью предварительной проверки донора, но два других – парвовирус и сирковирус – требуют повышенной бдительности, потому что могут быть перезанесены к свиньям ухаживающими за ними людьми; поэтому свиньи, органы которых предназначены для пересадки, должны вскармливаться на специальных закрытых фермах в условиях строжайшего наблюдения. Еще сложнее вопрос о т.н.PERV, как называются по-английски те ретровирусы, которые некогда внедрились в ДНК свиней. Вот почему описанное в начале этой заметки достижение группы Чёрча, которая нашла пути блокировки этих участков свиных ДНК, рассматривается специалистами как серьезный шаг в деле устранения главной опасности вирусного заражения пациента при пересадке свиных органов.
Как мы уже говорили, второй такой главной опасностью является наличие специфических молекул сахаров на поверхности свиных клеток, что провоцирует атаку на них иммунной системы пациента. И здесь та же группа Чёрча сделала другой большой шлаг вперед, блокировав (с помощью того же метода CRISPR/Cas9) сразу впятеро больше генов таких молекул, чем удавалось когда-либо раньше. Но сделать это в эмбрионах – лишь начало дела. Теперь исследователям предстоит внедрить имплантировать эти эмбрионы, получить потомство с подавленными генами и путем многократных скрещиваний и выведения новых поколений добиться того, чтобы подопытные свиньи рождались с подавленными копиями всех «вредных» (для ксенотрасплантации) генов и от мамы, и от папы. Это долгая дорога, и поэтому другие исследователи пробуют иной путь: с помощью той же техники создать таких «специализированных» свиней, у которых какой-то один орган (предназначенный для пересадки) способен будет вырабатывать антитела, предотвращающие нападение человеческой иммунной системы. Все эти ученые рассчитывают добиться реальных успехов в ближайшие годы. И все они понимают, что еще не будет окончательный успех. Ведь даже в случае успешной, без отторжений, пересадки какого-нибудь свиного органа человеку еще неясно, как этот орган будет функционировать. Пересаженная свиная почка должна будет работать под воздействием человеческих гормонов, управляющих работой почек, - а как она отнесется к чужому гормону? И так же печень, сердце, легкие.
Ох, труден путь ксенотрансплантации и не все еще препятствия на этом пути очевидны. Но будем надеяться на успех. Как говорится, если не мы, то наши дети…
*************************************************************************************************************************
Коротко о важном
Недавняя статья Дафны Иоэль и ее коллег-нейрологов из Тель-Авивского университета, опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, убедительно оспаривает четкое различение между «мужским» и «женским» мозгом. Авторы произвели MRI-сканирование 1400 разных мужчин и женщин и дали численную оценку таких важных анатомических характеристик мозга, как объем отдельных его частей, плотность расположения нейронов и т.п. Эти характеристики они разделили на преимущественно мужские, преимущественно женские и промежуточные.
Результаты исследования показали, что «имеет место значительное перекрытие между мужчинами и женщинами как в объеме серого и белого вещества мозга, так и в числе нервных связей в мозгу, и в большинстве случаев мозг представляет собой уникальную «мозаику» параметров, часть которых более часто встречается у мужчин, а часть более характерна для женщин». Иными словами, «человеческий мозг не принадлежит к какой-либо одной из двух четко разграниченных категорий», - заключают авторы.
********************************************************
Палеоантропологические данные говорят, что около 100 тысяч лет назад характер расселения Гомо сапиенс изменился: ранее оно происходило медленно и в основном под влиянием изменений среды, а затем стало более независимым от среды, более «дерзким» и быстрым (о чем говорит хотя бы тогдашний исход Гомо из Африки). Британский археолог Спикингс предложила недавно оригинальную гипотезу, объясняющую этот перелом. По ее мнению, рост численности человеческих групп сделал их выживание более трудным и поэтому преданность каждого интересам группы тоже стала более важной. А поскольку в этих условиях возросли и эгоистические интересы (стремление «выжить самому»), то резко участились случаи нарушения доверия и изгнания нарушителей из группы и с территории, которую занимала группа. В процессе поиска других групп и новых мест обитания, где можно было бы «начать новую жизнь», такие нарушители зачастую шли наперекор экологическим опасностям и осваивали непривычные условия жизни, тем самым быстро расширяя общую территорию расселения человечества. «Моральные конфликты, а не прагматические соображения, - вот что было главной движущей причиной активной колонизации новых земель», - считает д-р Спикинс.
********************************************************
Все мы привыкли к тому, что лазеры нагревают те участки, куда падает их лучи. Но вот теперь группа американских инженеров совершила своего рода переворот, заставив обычный лазер охлаждать, а не нагревать жидкость. С этой целью они поместили в пробирке с жидкостью микроскопический кристаллик вещества, которое при освещении инфракрасным лазером испускает такое излучение, которое уносит несколько больше энергии, чем получает от лазера. Недостающую энергию этот кристаллик черпает из своих запасов и из окружающей жидкости, в результате чего охлаждаются и сам кристаллик, и окружающая жидкость. Большую трудность практического осуществления этой идеи составило создание устройств, способных неподвижно удерживать нанокристаллик в жидкости и измерять его температуру. После 20-летней работы авторам удалось преодолеть эти трудности и охладить таким образом воду в пробирке на целых 36 градусов. В дальнейшем они надеются применить этот метод для необходимого в биологических исследованиях охлаждения отдельных частей живых клеток или нейронов.
Рафаил Нудельман
"Окна", 14.1.2016