Свиньи с человеческими органами

Всем привет! Появятся ли на свет свиньи с человеческими органами? В 1925 году Булгаков написал «Собачье сердце» о бездомной собаке Шарике, которая, получив гипофиз и яички от пьяницы-грубияна Чугункина, превратилась в пьяницу-грубияна Шарикова.

И в то же время вполне себе невыдуманный советский биолог Илья Иванов, планировал скрестить человекообразных обезьян с людьми, чтобы доказать их эволюционное родство.

В обоих случаях речь идет о переходе межвидовых пределов человек – не человек. С точки зрения биологии, Шариков – химера – пес с человеческими органами. А ивановские обезьянолюди были бы межвидовым гибридом! Поскольку объединили бы в себе во время полового размножения, генетическую информацию от родителей разных видов.

К счастью, попытка Иванова грубо проломить межвидовой барьер не имела успеха. Ни одна из самок шимпанзе, оплодотворенных человеческой спермой, не забеременела. А орангутан, который должен был предоставить сперму для пяти женщин-волонтерок, умер еще до начала опыта.

В течение следующих девяноста лет благодаря прогрессу в биологии, многим исследователям удалось проделать в условном барьере, который отделяет нас от остального животного царства, много небольших отверстий в обе стороны.

Появятся ли на свет свиньи с человеческими органами?

Уже более 35 лет в мире живут люди с сердечными клапанами свиней. Больных вылеченных благодаря ранним достижениям ксенотрансплантации – пересадки органов от особи одного вида к другому.

А с начала 2000-х в биологических и медицинских лабораториях поселились мыши, которые имеют привитые человеческие клетки или ткани, или же они были генетически изменены так, чтобы стать восприимчивыми к болезням Homo sapiens.

Прогресс в этой сфере продолжается. Не так давно журнал Cell опубликовал статью группы профессора Изписуа Бельмонте из Института биологических исследований Солка (США). В статье описывается создание эмбрионов свиней, в формировании которых приняли участие человеческие клетки.

В перспективе ученые планируют научиться выращивать здоровых свиней, коров или овец с человеческими органами. Например, поджелудочной железой, почками или сердцем.

«Это может занять много лет», Отметил Изписуа Бельмонте в интервью The Guardian. Но есть надежда, что органы, полученные по такой технологии, можно будет пересаживать людям. Также свиньи с человеческими органами будут использовать для эффективного тестирования медицинских препаратов.

На этот раз эмбрионам позволили развиваться только 28 дней из 114. В результате тела зародышей оказались недоразвитыми, хотя и содержали ничтожное число человеческих клеток.

Свиньи с человеческими органами, это этично?

Пока ученые совершенствуют свою методику, они также сотрудничают с законодателями и философами. Зачем? Чтобы полностью осознать и проработать этическую сторону таких явлений.

Ведь, с одной стороны, химеры человека и животного обещают стать инструментом, спасающим миллионы жизней. А с другой, мы можем произвести на свет существ нежелательных, несчастных и непонятных.

Но если не рассматривать страшных сценариев? Перспектива существования животных-химер с органами человеческого происхождения неизбежно вызывает у нас смятение и заставляет задуматься, насколько мы можем «очеловечить» других животных, чтобы это не сделало менее человечными нас самих.

Новая технология сочетает передовые достижения биологии за полвека. В греческой мифологии химерой названо огнедышащее чудовище с телом льва, головой козла и хвостом-змеей. Химеры в понимании современной биологии не обязательно такие ужасные. Это организмы, клетки которых происходят из разных зигот. Соответственно, имеют разную генетическую информацию.

Внутривидовой химеризм – естественное явление. Интересным примером является двусторонний гинандроморфизм. При котором половина тела животного – мужская, другая – женская. Такое случается, когда два зародыша разного пола на очень ранних стадиях развития объединяются в один.

В 1980 году группе Дженет Россант из Университета Брока (Канада) удалось скомбинировать клетки от двух разных видов мышей. Методика Россант оказалась эффективной и для других животных. Например, несколько лет спустя в Англии родилась химера козы и овцы.

Чтобы создать такую химеру исследователи берут зародыши козы и овцы в первые дни развития. Это на стадии бластоцисты. В это время эмбрион состоит из наружной клеточной оболочки, который будет отвечать за формирование контакта с материнским организмом, и внутренней массой клетки, из которой будет развиваться тело животного.

Чтобы не нарушить надлежащего взаимодействия с матерью-овцой, внешнюю оболочку овечьего зародыша оставляют невредимой, а через нее иглой вводят внутрь козьи клетки. Поэтому одни части тела будут состоять из козьих клеток, другие – из овечьих.

• Когда речь идет о создании химер человека и животного, использовать эмбриональные клетки считается неэтичным!

Поскольку это предполагает уничтожение человеческих зародышей в исследовательских целях.

Использование стволовых клеток

Берут индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). Их «перепрограммируют» из обычных клеток человеческого тела таким образом, чтобы они «забыли» о своей специализации и вернулись в начальное состояние клеток.

К примеру, в последней работе Изписуа Бельмонте, ИПСК изготавливали из клеток крайней плоти.

Благодаря перепрограммированию, ИПСК могут дать начало любой ткани тела! Мышечной, или роговицы глаза. Это свойство не характерно для зрелых клеток организма.

Итак, подсаженные в эмбрион ИПСК, могут приобщиться к формированию любого органа. Хотя они и находятся в менее благоприятных условиях, чем «родные» клетки будущего животного.

Однако, пользуясь методами генетической инженерии и знаниями об индивидуальном развитии, исследователи создают для «подкидыша» уникальную нишу, которую смогут занять только они.

Например, нам известно, что достаточно лишь одного гена — Pdx1 — чтобы привести в действие сложный каскад событий, ответственный за развитие поджелудочной железы.

Отредактировав генетическую информацию так, чтобы вывести этот ген из строя, получают животное без поджелудочной. Оно не проживет и нескольких дней после рождения. Потому что не сможет регулировать уровень сахара в крови.

Если же в такой эмбрион заранее подсадить клетки с исправленным геном Pdx1, они, при отсутствии какой-либо конкуренции со стороны «родных» клеток, заполнят эту нишу самостоятельно.

Как вырастить свиней с человеческой поджелудочной железой

Таким образом, мы получаем инструкцию по выращиванию свиньи с человеческими органами. Например, поджелудочной железой.

1. Достаточно лишь взять свиную бластоцисту, лишенную способности развить собственную железу;
2. клетки взрослого человека «перепрограммированные» в плюрипотентные и ввести в эту бластоцисты.
3. Полученный эмбрион подсадить свиноматке и ждать поросят через четыре месяца.

В жизнь это еще никто не воплотил. Но в 2010 году, в токийской лаборатории профессора Накаучи, увидели свет мыши с крысиной поджелудочной железой. А затем и наоборот – крысы с мышиной.

Межвидовые химеры прожили нормальную для лабораторного животного жизнь! И не проявляли никаких признаков панкреатических заболеваний.

Однако мыши и крысы эволюционно более родственные, чем люди со свиньями или другими копытными животными, которых рассматривают в качестве потенциальных живых инкубаторов для человеческих органов.

В чем проблема?

До сих пор неизвестно, правильно ли будет происходить «общение» между подсадными человеческими клетками и остальным организмом химеры.

Еще одна проблема, с которой столкнутся исследователи в будущем. Это почти вдвое короткий период беременности свиней по сравнению с людьми. Из-за этого клетки человеческого происхождения придется каким-то образом «подгонять».

Предположим, что свиньи с человеческими органами благополучно выросли. Когда же дело дойдет до возможности пересадки выращенных органов назад людям, появятся новые трудности.

Например:

• вместе с поджелудочной железой межвидовой барьер смогут пересечь вирусы свиньи и стать возбудителями новых человеческих заболеваний;
• неизвестна также и реакция иммунной системы на органы, выращенные таким образом.

Еще одна категория проблем, связанных с межвидовыми химерами – этические. И пока в ближайшие годы ждать внедрения таких технологий в медицинскую практику не следует, общественное обсуждение их философской составляющей самое время.

Подсаженные стволовые клетки могут включаться в любой орган! Они теоретически в состоянии захватить и «очеловечить» нервную систему химеры.

Человеческим клеткам ничего не помешает добраться и до половых желез. Итак, если химеры смогут спариваться между собой? То с некоторой вероятностью они могут зачать человеческий зародыш. Такие опасения сами по себе из ряда биологических причин достаточно сомнительны.

Чистая совесть и свиньи с человеческими органами

Однако, чтобы иметь чистую совесть, исследователи обещают принять дополнительные меры предосторожности. Методами генетической инженерии, человеческим ИПСК урежут возможность производить нейроны и половые клетки, а всех родившихся химер стерилизовать.

Конечно, какие бы маловероятные и страшные варианты развития событий не происходили, они заставляют задуматься о целесообразности экспериментов с химерами.

Но успех по выращиванию свиньи с человеческими органами будет означать спасение десятков жизней ежедневно!

В статье, опубликованной в ноябрьском номере Scientific American (2018), Изписуа Бельмонте приводит такие цифры: в ожидании донорских органов каждый день умирает 22 человек в США, а в Европе — 16.

Доклинические испытания на животных сегодня – золотой стандарт фармацевтической индустрии. Однако нередко они плохо предусматривают влияние препарата на организм человека.

Точные модели для доклинических испытаний означали бы быструю разработку лекарств. И, соответственно, меньшее страдание как для больных, так и подопытных животных. Следует сказать, что создание свиньи с человеческими органами – не единственный способ решения упомянутых задач.

Сама технология индуцированных плюрипотентных стволовых клеток еще с начала ее изобретения предсказывала возможность выращивать человеческие «запчасти» за пределами любого организма.

Однако за десять лет медленного прогресса в этой области, исследователи еще не смогли получить ни одного полностью рабочего органа. Поэтому такие ученые, как Изписуа Бельмонте и Накаучи, делают ставку на химер.

Человек не человек

Межвидовой барьер человек – не человек, стали переступать осмотрительнее. Возможно, потому что теперь это действительно удается. Многие страны имеют законодательство, регулирующее такого рода исследования.

Например, во Франции и Германии запрещено введение животных клеток в человеческие эмбрионы. Великобритания не позволяет подсадку «преимущественно человеческих» зародышей суррогатным матерям.

В США до сентябрь 2016 года действовал запрет на бюджетное финансирование исследований по созданию межвидовых химер с участием человеческих клеток. Теперь деньги на них могут выделяться после проверки комитета по этике.

Японское правительство позволяет выращивать химер человек-животное. Но только до 14 дня. Поэтому профессор Накаучи, создатель первых мышей с крысиной поджелудочной железой, перебрался в США, чтобы иметь более широкие возможности работы с человеческими клетками.

Некоторые ученые считают, что использовать человеческие клетки для создания межвидовых химер – опасный путь. Стюарт Ньюман, клеточный биолог из Медицинского колледжа Нью-Йорка, признался BBC о своих опасениях. Ведь соблазн делать химер все более и более человекоподобными может оказаться слишком большим. Так, говорит он, чем больше они будут напоминать людей, тем полезнее для науки будут.

Для социолога Джона Эванса сама дискуссия о таких экспериментах выглядит угрожающе. В ней постоянно повторяется мысль о том, что пока химеры не имеют человеческой речи и ума, к ним можно относиться как к обычным животным.

Но не перенесется ли такая логика на людей с проблемами развития нервной системы? Не приведет ли к дегуманизации? Пока неизвестно, смогут ли ученые вырастить полноценных химер. И будут ли свиньи с человеческими органами иметь медицинское значение.

А барьер, отделяющий нас от остальных животных, в глазах общества такой же четкий, как и всегда.

Вот такой реферат у нас сегодня получился. И наука, и сельское хозяйство, и человечество.

Удачи всем!

Животноводов и любителей домашних питомцев ждем на канале «Моя скотинка» в Яндекса.