ПРИХОВАТИ

Химерна біологія: чи з’являться на світ свині з людськими органами?

У 1925 році Булгаков написав «Собаче серце» про бездомного собаку Шаріка, який, отримавши гіпофіз і яєчка від пияки-грубіяна Чугункіна, перетворився на пияку-грубіяна Шарікова. У той же час цілком собі невигаданий радянський біолог Ілля Іванов планував схрестити людиноподібних мавп із людьми, щоб довести їхню еволюційну спорідненість.

В обох випадках ідеться про перехід міжвидової межі людина — не людина. З точки зору біології, Шаріков — химера — пес з людськими органами, а івановські мавпо-люди були б міжвидовими гібридами, оскільки поєднали б у собі під час статевого розмноження генетичну інформацію від батьків різних видів.

На щастя, спроба Іванова грубо проломити міжвидовий бар’єр не мала успіху — жодна із самиць шимпанзе, запліднених людською спермою, не завагітніла, а орангутан, що мав надати сперму для п’яти жінок-волонтерок, помер ще до початку досліду. Протягом наступних дев’яноста років завдяки поступу у біології багатьом дослідникам вдалося проробити в умовному бар’єрі, що відділяє нас від решти тваринного царства, багато невеличких отворів в обидві сторони. Вже більше 35 років у світі живуть люди зі серцевими клапанами свиней, вилікувані завдяки раннім досягненням ксенотрансплантації — пересадки органів від особини одного виду до іншого. А з початку 2000-х у біологічних і медичних лабораторіях поселились «гуманізовані миші» — такі гризуни мають прищеплені людські клітини чи тканини, або ж вони були генетично змінені так, щоб стати сприйнятливими до хвороб Homo sapiens.

Поступ у цій сфері триває, і в кінці січня цього року журнал Cell опублікував статтю групи професора Ізпісуа Бельмонті з Інституту біологічних досліджень Солка (США), що вперше описує створення ембріонів свиней, у формуванні яких взяли участь людські клітини. У перспективі вчені планують навчитись вирощувати здорових свиней, корів або овець з людськими органами, скажімо: підшлунковою залозою, нирками чи серцем.

«Це може зайняти багато-багато років»

— зазначив Ізпісуа Бельмонті в інтерв’ю The Guardian. Але є надія, що органи, отримані за такою технологією, можна буде пересаджувати людям і використовувати для ефективнішого тестування медичних препаратів.

Джюн Ву і Хуан Карлос Ізпісуа Бельмонті
Джюн Ву та Хуан Карлос Ізпісуа Бельмонті — автори праці зі створення химер людина-свиня. Фото: Інститут Солка

Цього разу ембріонам дозволили розвиватись тільки 28 днів зі 114 (повного терміну вагітності свині). У результаті тіла зародків виявились недорозвинутими, як на такий період, хоч і містили зовсім незначну кількість людських клітин.

Людські стовбурові клітини
Людські стовбурові клітини (світяться зеленим) ввійшли до складу серцевої тканини свинячих зародків (фото: Інститут Солка)

Поки вчені вдосконалюють свою методику, вони також співпрацюють із законодавцями і філософами, аби сповна усвідомити й опрацювати етичну сторону таких досліджень. Адже, з одного боку, химери людина-тварина обіцяють стати інструментом, що врятує мільйони життів, а з іншого, якщо процес їх створення вийде з-під контролю, ми можемо привести на світ істот небажаних, нещасних і незрозумілих. А навіть якщо не розглядати найстрашніших сценаріїв, перспектива існування тварин-химер із органами людського походження неминуче викликає у нас сум’яття і змушує задуматись, наскільки ми можемо «олюднити» інших тварин, щоб це не зробило менш людяними нас самих.

Нова технологія поєднує передові досягнення біології за півстоліття

У грецькій міфології химерою звалось вогнедишне страховисько з тілом лева, головою цапа на спині і хвостом-змією. Химери в розумінні сучасної біології не обов’язково такі жахливі — це організми, клітини яких походять із різних зигот (запліднених яйцеклітин) і, відповідно, мають різну генетичну інформацію. Внутрішньовидовий химеризм — природне явище; цікавим прикладом є двобічний гінандроморфізм, при якому половина тіла тварини — чоловіча, інша — жіноча. Таке трапляється, коли два зародки різної статі на дуже ранніх стадіях розвитку об’єднуються в один. Химер створюють і в лабораторних умовах, наприклад, для виведення генетично модифікованих мишей.

Гінандроморфний північний кардинал
Гінандроморфний північний кардинал — напівсамець-напівсамиця. Фото: Браян Пір

У 1980 році групі Дженет Россант з Університету Брока (Канада) вдалося скомбінувати клітини із двох різних видів мишей у перші в історії міжвидові химери. Методика Россант виявилась ефективною і для інших тварин, наприклад, кілька років потому в Англії народилася «ковця» (англ. geep: goat + sheep) — химера кози і вівці.

Химера кози і вівці - ковця
Химера кози і вівці. Фото: Geoff Tompkinson/SPL

Щоб створити таку ковцю дослідники беруть зародки кози і вівці у перші дні розвитку — на стадії бластоцисти. У цей час ембріон складається із зовнішньої клітинної оболонки, що відповідатиме за формування контакту з материнським організмом, і внутрішньої маси клітин, з якої буде розвиватися власне тіло тварини. Щоб не порушити належної взаємодії з матір’ю-вівцею, зовнішню оболонку овечого зародка залишають неушкодженою, а через неї голкою вводять всередину козячі клітини внутрішньої маси. Тому одні частини тіла ковці будуть складатись із козячих клітин, інші — з овечих. Це видно за різнорідними клаптями шерсті — кудлатої і гладкої — що вкривають тварину.

Коли ж ідеться про створення химер людина-тварина, використовувати ембріональні клітини вважається неетичним, оскільки це передбачає знищення людських зародків у дослідних цілях. Натомість беруть індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (іПСК). Їх «перепрограмовують» зі звичайних клітин людського тіла таким чином, щоб вони «забули» про свою спеціалізацію і повернулись у «наївний» стан ембріональних клітин. До прикладу, в останній роботі Ізпісуа Бельмонті іПСК виготовляли з клітин крайньої плоті. Завдяки перепрограмуванню іПСК можуть дати початок будь-якій тканині тіла, чи то мʼязовій, чи рогівки ока — властивість не характерна для зрілих клітин організму.

Введення стовбурових клітин в бластоцисту
Введення стовбурових клітин в бластоцисту. Фото: Хуан Карлос Ізпісуа Бельмонті

Отже підсаджені в ембріон іПСК можуть долучитись до формування будь-якого органа, хоч вони й перебувають в менш сприятливих умовах, ніж «рідні» клітини майбутньої тварини. Проте, користуючись методами генетичної інженерії і знаннями про індивідуальний розвиток, дослідники створюють «підкидням» унікальну нішу, яку зможуть зайняти тільки вони. Наприклад, нам відомо, що достатньо лише одного гена — Pdx1 — щоб привести в дію складний каскад подій, відповідальних за розвиток підшлункової залози. Відредагувавши генетичну інформацію так, щоб вивести цей ген з ладу, отримують тварину без підшлункової. Вона не проживе й кількох днів після народження, бо не зможе регулювати рівень цукру в крові. Якщо ж до такого ембріона заздалегідь підсадити клітин зі справним геном Pdx1, вони, за відсутності будь-якої конкуренції з боку «рідних» клітин, заповнять цю нішу самостійно.

Таким чином, маємо інструкцію з вирощування свині з людською підшлунковою: достатньо лише взяти свинячу бластоцисту, позбавлену здатності розвинути власну залозу; клітини дорослої людини «перепрограмувати» у плюрипотентні і ввести у цю бластоцисту; отриманий ембріон підсадити свиноматці і чекати поросят через чотири місяці. У життя такого ще ніхто не втілив. Але у 2010 році в токійській лабораторії професора Накаучі побачили світ миші з пацючими підшлуноковими залозами, а потім і навпаки — пацюки з мишиними. Міжвидові химери прожили нормальне, як для лабораторної тварини, життя і не проявляли жодних ознак панкреатичних захворювань.

Зліва направо: миша, химера пацюк-миша, химера миша-пацюк, пацюк
Зліва направо: миша, химера пацюк-миша, химера миша-пацюк, пацюк. Фото: Накаучі Хіромітцу.

Проте миші й пацюки еволюційно більше споріднені, ніж люди зі свинями чи іншими копитними тваринами, яких розглядають у якості потенційних живих інкубаторів для людських органів. Досі невідомо, чи правильно відбуватиметься «спілкування» між підсадженими людськими клітинами і рештою організму химери. Ще одна проблема, з якою зіткнуться дослідники у майбутньому, — майже вдвічі коротший період вагітності свиней порівняно з людьми, через що клітини людського походження доведеться якимось чином «підганяти». Коли ж справа дійде до можливості пересадки вирощених органів назад людям, з’являться нові труднощі, скажімо: разом із підшлунковою залозою міжвидовий бар’єр зможуть перетнути віруси свині і стати збудниками нових людських захворювань; невідома також і реакція імунної системи на органи, вирощені таким чином.

Схема створення свинячого ембріону з людськими клітинами
Схема створення свинячого ембріону з людськими клітинами. Фото: перекладено зі статті у Cell

Доступність органів рятуватиме десятки життів щоденно

Ще одна категорія проблем, пов’язаних з міжвидовими химерами, — етичні. І поки у найближчі роки чекати впровадження таких технологій у медичну практику не слід, суспільне обговорення їх філософської складової саме на часі.

Розглядаючи ковцю з її клаптями козячої шерсті, ми можемо уявити собі і бентежну картину свині з ділянками людської шкіри чи волосся. Але це ще не найжахливіший сюжет. Оскільки підсаджені стовбурові клітини можуть включатись до будь-якого органа, вони теоретично в змозі захопити і «олюднити» нервову систему химери. Чи не зможе така бідолашна тварина, будучи вирощена на забій і не здатна до словесного спілкування, самоусвідомитись? Людським клітинам нічого не завадить дістатися й до статевих залоз. Отже, якщо химери матимуть змогу спарюватись між собою, з деякою ймовірністю вони можуть зачати людську дитину.

Такі побоювання самі по собі з ряду біологічних причин є досить сумнівними. Проте, щоб мати чисту совість, дослідники обіцяють вжити додаткових запобіжних заходів. Методами генетичної інженерії людським іПСК уріжуть можливість продукувати нейрони і статеві клітини, а всіх народжених химер стерилізуватимуть.

Звісно, хай які малоймовірні, найстрашніші варіанти розвитку подій змушують задуматись про доцільність експериментів із химерами. Але успіх означатиме порятунок десятків життів щоденно. У статті, опублікованій у листопадовому номері Scientific American (2016), Ізпісуа Бельмонті наводить такі цифри: очікуючи на донорський орган денно помирає 22 людей в США, а в Європі — 16. Ситуація в Україні особливо невтішна. Головний трасплантолог МОЗ Олександр Ніколенко розповів газеті Експрес , що з 5 тис. пересадок органів, які мали б проводитись у рік, відбуваються лише близько 120. Через презумпцію незгоди на донування органів після смерті, «трупна» трансплантологія збереглась лиш у Запорізькому центрі. І хоч зміна законодавства могла би скороти черги на пересадку, за  можливості вирощувати органи «на вимогу», такі черги повністю відійшли б у минуле.

Доступність людських органів має й інші вигоди — вони можуть згодитись для створення точніших експериментальних моделей важливих захворювань і тестування медичних препаратів. Доклінічні випробування на тваринах сьогодні — золотий стандарт фармацевтичної індустрії, проте нерідко вони погано передбачають вплив препарату на організм людини. Точніші моделі для доклінічних випробувань означали би швидшу розробку ліків, а, відповідно, і менше страждань як для хворих, так і піддослідних тварин.

Слід сказати, що створення химер із людськими органами — не єдиний спосіб розв’язку згаданих задач. Та сама технологія індукованих плюрипотентних стовбурових клітин ще з початку її винайдення пророкувала можливість вирощувати людські «запчастин» за межами будь-якого організму. Проте за десять років повільного прогресу у цій галузі дослідники ще не спромоглися отримати жодного повністю робочого органа. Через це такі вчені, як Ізпісуа Бельмонті і Накаучі, роблять ставку на химер — у цій системі всієї складної роботи з оркестрування розвитку органа не треба відтворювати самостійно, вона доручена організму тварини.

Етична дискусія триває

Сучасна наука — це вже не Дикий Захід часів Іллі Іванова. Міжвидовий бар’єр людина — не людина стали переступати обачніше, можливо, тому що тепер це насправді вдається. Багато країн мають законодавство, що регулює такого роду дослідження. Наприклад, у Франції і Німеччині заборонене введення тваринних клітин в людські ембріони, Велика Британія не дозволяє підсаджень «переважно людських» зародків сурогатним матерям — тваринам. У США до вересня 2016 діяла заборона на бюджетне фінансування досліджень зі створення міжвидових химер за участі людських клітин. Тепер гроші на них можуть виділятись після перевірки комітету з етики. Японський уряд дозволяє вирощувати химери людина-тварина тільки до 14 дня. Через це професор Накаучі, творець перших мишей із пацючими підшлунковими, перебрався до США, аби мати ширші можливості праці з людськими клітинами.

Деякі вчені вважають, що використовувати людські клітини для створення міжвидових химер — небезпечний шлях. Стюарт Ньюман, клітинний біолог Медичного коледжу Нью-Йорка, зізнався BBC про свої побоювання, що спокуса робити химер все більш і більш людиноподібними може виявитись завеликою. Адже, каже він, чим більше вони нагадуватимуть людей, тим кориснішими для науки будуть. Для соціолога Джона Еванса сама дискусія про такі експерименти виглядає загрозливо. У ній постійно повторюється думка про те, що поки химери не мають людської мови і розуму, до них можна ставитись як до звичайних тварин. Чи не перенесеться така логіка на людей із вадами розвитку нервової системи, чи не призведе до дегуманізації?

Поки що невідомо, чи зможуть вчені виростити повноцінних химер людина-тварина, і чи матимуть вони медичне значення. А бар’єр, що відмежовує нас від решти тварин, в очах суспільства такий же чіткий, як і завжди.

Total
0
Shares
0 Shares:
Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Перегляньте також