В древности пытались пересадить органы животных человеку. Тысячи лет спустя люди научились зачать детей в пробирках, клонировать животных и использовать роботов для проведения операций. Однако до сих пор успешных случаев трансплантации органов животных человеку не было какова причина?
Первый в мире пациент, перенесший операцию по пересадке сердца свиньи, прожил два месяца. Дэвид Беннетт, 57 лет, из США, страдал от неизлечимой болезни. Поскольку ему не удалось получить человеческое сердце, он согласился на ксенотрансплантацию — пересадку органов от другого вида, в данном случае от свиньи.
Второй пациент со свиным сердцем умер через шесть недель после операции. На днях скончался первый в мире человек со свиной почкой. Жить ему оставалось меньше двух месяцев.
Что мешает человеческому организму жить с органами свиньи И почему ученые не выбирают в качестве доноров других животных Слышим от главного хирурга-трансплантолога Санкт-Петербурга.
Герман Николаев
Директор Института торакальной хирургии, высший торакальный хирург, главный внештатный врач-трансплантолог Департамента здравоохранения Санкт-Петербурга, доктор медицинских наук.
«В настоящее время удовлетворяется только 10% потребности человечества в донорских органах. Даже если бы мы принимали каждого пациента, нуждающегося в трансплантации, только каждый десятый смог бы стать донором органа. Трансплантации ждут более 10 тысяч человек в России около 10 тысяч человек ждут трансплантата», — рассказал немецкий хирург Викторович Николаев.
Поэтому в последние десятилетия тема ксенотрансплантации привлекает большое внимание серьезных медицинских предприятий всех уровней. Древний Египет и Древняя Греция также пытались спасти человеческие жизни путем трансплантации органов животных, но безуспешно.
Первым врачом, добившимся прогресса в этом вопросе, был Матье Жабули, французский хирург из Лиона. В 1906 году он пересадил свиную почку 48-летней женщине. Начала течь моча, но через несколько часов женщина умерла от разрыва сосудистого анастомоза (Связь – ред.). Это был первый случай ксенотрансплантации.
Идеальные кандидаты
Люди начали задумываться о том, какие животные могут стать донорами человека. Геном человека содержит более 25 000 генов, контролирующих синтез белка. Когда ученые начали их анализировать, они обнаружили, что по генетическим совпадениям нашими ближайшими родственниками обезьян были шимпанзе и гориллы.
Однако в настоящее время в мире насчитывается всего 300 000 шимпанзе и 100 000 горилл. А потребность в донорских органах во всем мире возросла в несколько раз. Кроме того, прежде чем начать трансплантацию, необходимо провести сотни экспериментов. Для этого недостаточно обезьян.
Хотя свиньи не так геномно близки к человеку, как обезьяны, они все же наиболее близки по сравнению с другими животными. Кроме того, насчитывается более 800 миллионов свиней, а их органы почти такого же размера, как у человека. Разница в весе 20-50 грамм. Анатомически органы свиньи также схожи с органами человека. Поэтому выбор был навязан им.
Иммунитет против
Однако первая проблема, которая возникает при ксенотрансплантации, — это ксеноантигены, то есть антигены разных видов. Миллионы лет назад эволюционные линии свиней и будущих людей радикально разошлись. С этого момента антитела появились в крови приматов, а затем и у человека. При трансплантации чужеродного органа наши антитела немедленно связываются с антигенами животного, вызывая острое отторжение.
Чтобы предотвратить подобные реакции, антиген необходимо удалить из генома свиньи. И это работа генной инженерии. В результате недавних исследований появился термин «нокаут гена». Необходимо нокаутировать три основных гетерологичных гена у свиней: GGTA-1, CMAH и β4GALNT2. У людей уже есть антитела к этим трем генам в крови. Поэтому, даже если органы животных пересадят человеку, они быстро отторгнутся.
Но что значит «удалить антиген из генома»? Для этого генные инженеры должны сначала удалить один ген? Мы выращиваем свиней, а затем удаляем еще один ген. И в конечном итоге, через несколько поколений, мы выводим животных, у которых нет этих генов.
В то же время удаление генов свиньи позволяет генным инженерам вставлять в геном гены человека, что и делается в настоящее время. Однако не все так просто. Соседние гены, от которых эти гены оторваны, начинают вести себя иначе. Когда другая цепь рвется, ген необходимо изменить снова. Для ясности: таких генов 25 000. Один ген удаляется, и новый ответ генерируется комбинацией других генов.
Поэтому приходится каждый раз тратить много усилий на отбор и выращивание новых свиней. Теперь вы знаете, сколько труда нужно, чтобы вырастить свиней-доноров.
Тромбоз и свиные вирусы
Это не единственная проблема. Свиной тромбомодулин (белок в стенках сосудов, регулирующий свертывание крови – ред.) связывается с человеческим тромбином (компонент системы свертывания крови – ред.), вызывая тромбоз. Поэтому необходимо инактивировать тромбомодулин, но это тоже непросто.
Но третья проблема еще интереснее. Сотни тысяч поколений назад вирус, поражавший свиней на протяжении многих лет, интегрировался в их геномы. Теперь животные спокойно живут с ними. Вирус не проявляется ни в какой форме и находится в дремлющем состоянии. Но как только геном свиньи попадает в другой организм, вирус начинает просыпаться и убивать его органы. Это зоонозные заболевания, то есть болезни, которые могут передаваться от животных к человеку.
Кстати, первый пациент, которому пересадили сердце свиньи, умер от этого зооноза. Ретровирус проснулся в геноме сердца донора и убил орган. Поэтому еще одной задачей генной инженерии является уничтожение вируса или усыпление донорских свиней.
Есть и другие задачи. При пересадке от человека орган не изменяется и его рост программируется. Однако свиньи растут быстро. При пересадке в другой организм орган начинает поражаться и увеличиваться в размерах. Поэтому либо процесс роста надо каким-то образом замедлить, либо сердца поросят пересаживать человеку.
Таким образом, мы видим, сколько проблем необходимо решить для успешной ксенотрансплантации. С моей точки зрения, мы все еще находимся на ранней стадии. Ученые уже учатся, как выбивать гены у свиней. А тот факт, что пациенты, перенесшие трансплантацию сердца, смогли выжить более месяца, говорит о том, что сверхострого отторжения удалось избежать.
Однако ученым до сих пор не удалось полностью заблокировать все факторы, вызывающие отторжение. Задача генных инженеров — сделать органы животных невидимыми для человеческого тела, надев на них «шапку-невидимку», чтобы иммунная система человека не атаковала чужеродные органы.
А если иммунитет переучить?
За последние два года были опубликованы сообщения об использовании химерных принципов в ксенотрансплантации. В биологии химерой называют организм, в котором разные клетки содержат генетически отличающийся материал, в отличие от нормальных организмов, в которых каждая клетка содержит один и тот же набор генов.
Существует орган, называемый тимусом (или вилочковой железой), который формирует и обучает иммунную систему распознавать чужеродные антигены как у людей, так и у животных. Так родилась идея использовать химеризм для переподготовки иммунной системы человека для создания иммунной толерантности, способности иммунной системы распознавать чужеродные антигены, не вызывая реакции иммунной защиты. Для этого они предлагают одновременно пересаживать человеку органы свиньи и вилочковую железу.
Однако это только первые публикации. Возможно, здесь кроется научный прорыв, который мог бы полностью переосмыслить традиционный взгляд на иммуносупрессию после трансплантации органов».
- Хотите связаться со мной?
