General

Вирощувати людські органи у свиней. Що може піти не так?

Для древніх греків химера була зловісним істотою- частково лев, частково коза і частково змію. Перша химера, яку Хуан Карлос Іспісуа Бельмонте створив в 1992 році була значно менш страшною: вона складалася з ембріональної кінцівки миші, прищепленої на крило курячого ембріона. У той час Бельмонте був молодим вченим, які працюють в лабораторії в Гейдельберзі, Німеччина. Він був зачарований таємницями експресії генів - біологічними сигналами, які керують розвитком тваринного - і чистим потенціалом ембріональних клітин.

Візьміть будь-який хребетна: курку, свиню, людини. У зрілості вони виявляються абсолютно різними організмами, але починають практично з одного і того ж. Бельмонте почав замислюватися: якщо мишача лапка може прижитися на курячому крилі, що ще може бути можливим? Як ще вчені можуть змінювати сигнали, що визначають, яким стане істота?

Чи можна виростити з однієї істоти інше?

Інтерес Бельмонте до гнучкості ембріонів був, впевному сенсі, особисте. Будучи дитиною бідних, малоосвічених батьків в сільській місцевості на півдні Іспанії, він був змушений на кілька років кинути школу, щоб утримувати сім'ю, працюючи на фермі. І тільки в підлітковому віці він повернувся в клас - і з цього моменту швидко перейшов від філософії (улюбленими були Ніцше і Шопенгауер) до фармакології і генетики.

До 2012 року Бельмонте став одним з видатнихсвітових біологів, працюючи у власній лабораторії в Інституті Солка в Ла-Холье, штат Каліфорнія, і ще в одній в своїй рідній Іспанії. Як і його колеги по всьому світу, він розмірковував над тим, як використовувати новий потужний інструмент в арсеналі цієї дисципліни - платформу редагування генів CRISPR-Cas9. Після появи перших серйозних робіт по CRISPR, Бельмонте швидко знайшов собі за мету. Тільки в США близько 100 000 чоловік знаходяться в черзі на трансплантацію органів в будь-який конкретний момент, і близько 8000 з них помирають щороку через відсутність донорів. На думку Бельмонте, CRISPR і химери можуть стати вирішенням. Він сподівався використовувати нову техніку редагування генів, щоб перетворити тіла великої худоби в інкубатори для людських сердець, нирок, печінки і легенів.

Пошуки Бельмонте почалися з досліджень на мишах. Використовуючи CRISPR, він і його команда видалили гени, які дозволили тваринам виростити кілька органів, включаючи очі, серце і підшлункову залозу. Замість того, щоб дозволити цим зміненим ембріонам миші розвиватися самостійно, вчені Солка ввели в суміш деякі стовбурові клітини щурів. Потім, клітини щурів замінили відсутні органи і тварини прожили нормальну мишачу життя. До 2017 року Бельмонте і його колеги перейшли до більш великим випробуваним. Вони ввели стовбурові клітини людини 1500 ембріонам звичайних свиней, потім імплантували ці ембріони свиноматкам. Протягом приблизно 20 днів деякі з них перетворилися в химер людино-свиней. Це був скромний успіх. Ембріони були більшою мірою свинячими, ніж людськими: на 100 000 свинячих клітин була 1 людська. Але експеримент був успішним: це були перші химерні ембріони, створені шляхом злиття двох великих, віддалено пов'язаних видів.

Як і у випадку з мишами і щурами, Бельмонтепланує використовувати CRISPR для відключення прагнення свині створювати свої власні органи, а потім заповнити прогалину людськими клітинами. Але другий крок - змусити людські клітини прижитися у свиней з більш високою швидкістю - виявився чертовски важким. «Ефективність мише-щурів дуже хороша. Ефективність людино-свиней не особливо висока. У цьому проблема ». Сьогодні в лабораторії Бельмонте проводиться складний процес проб і помилок - вчені перевіряють, як різні клітини тварин і людини взаємодіють між собою, в надії застосувати отримані відомості до химерам свиней і людей. Але навіть цей копіткий процес, на думку вчених, за мірками попередніх років відбувається дуже швидко. Із застосуванням традиційних методів їм би знадобилися «сотні років». Але завдяки CRISPR ми можемо дуже швидко збирати безліч генів і модифікувати їх.

Якщо CRISPR допоміг Бельмонте в його амбіціях, вінтакож відправив його на адресу однієї з найбільш тернистих етичних областей науки. Стародавні люди вважали химер поганою ознакою, і сучасні люди ставляться до них аналогічно - особливо, коли межа між людиною і твариною розмивається. У своєму зверненні 2006 президент США Джордж Буш назвав створення таких гібридів одним з «найбільш кричущих зловживань в медичних дослідженнях». У 2015 році Бельмонте дізнався, що претендує на Pioneer Award, один з найпрестижніших і щедрих грантів Національного інституту охорони здоров'я. Потім виявилося, що по цій лінії роботу призупинили - через його робіт з химерами. У тому ж році НИЗ призупинив федеральне фінансування будь-яких досліджень, присвячених впровадженню людських стовбурових клітин в ембріони тварин, пославшись на необхідність обмірковування етичних проблем. Рік по тому мораторій пообіцяли скасувати, однак поки що фінансування немає. Бельмонте в кінцевому підсумку отримав Pioneer Award, однак більшу частину експериментів зі свинями в Іспанії проводив за власний рахунок.

Джон де Во, директор відділення клітинної татканинної інженерії в Університетській лікарні Монпельє у Франції, запросто представляє найгірші сценарії за участю свинячих химер. Наприклад, якщо занадто багато людських клітин потрапить в мозок свині, то тварина теоретично може розвинути нові види свідомості і розуму. (У 2013 році вчені з Рочестера, штат Нью-Йорк, ввели мишам клітини людського мозку - і миші виявилися розумнішими своїх однолітків). «Було б жахливо уявити форму людської свідомості, замкнені в тілі тварини», говорить де Во. Що, якщо вчені ненавмисно створять свиню, здатну осмислити власні страждання, з почуттям моральної несправедливості? Навіть якби ви могли вбити тварину для вилучення його органів, з чим не погодяться багато активістів із захисту тварин, безсумнівно, було б жахливо вбити істота з людиноподібним інтелектом, щоб відняти у нього підшлункову залозу.

Бельмонте пропонує пряме вирішення цієї проблеми: потрібно більше CRISPR. Використовуючи редагування генів, за його словами, вчені зможуть запобігти колонізацію мозку свині людськими клітинами. Подібні втручання можуть перешкодити людської ДНК проникнути в зародкову лінію свині - щоб вона не передавалася майбутнім поросятам-людям. Це ще один сценарій, який змушує біоетики морщитися. «У лабораторії є технології, які могли б допомогти нам уникнути цих етичних проблем», говорить Бельмонте.

Дослідження химер - лише одне з великихнапрямків, які розробляються в лабораторії 58-річного Бельмонте з використанням CRISPR. Він і його команда також проводять безліч експериментів по епігенетичні редагування - варіації CRISPR, яка модулює експресію генів, а не зламує саму послідовність ДНК. Завдяки цьому, повністю звертаються симптоми діабету, захворювань нирок і м'язової дистрофії у мишей. Можна сказати, вчені намагаються здолати саме старіння.

«Він розсовує кордону того, на що ми здатні вНині », говорить Пабло Хуан Росс, професор кафедри зоології в Каліфорнійському університеті в Девісі, який проводить експерименти з химерами на свинях і вівцях у своїй власній лабораторії. Обидва вчених зацікавлені в доказі цінності редагування генів і створення химер. Росс робить ставку на те, що ми не можемо відмовитися від технологій, які дозволять нам вирощувати органи в тварин, не чекаючи, поки черговий підліток загине в автомобільній аварії.

Але Бельмонте не поспішає, незважаючи на власнунетерплячість. Він вирішив знищити перші плоди ембріональних химерних свиней протягом першого триместру, не чекаючи, поки вони розвинуться в щось більш етично складне - незважаючи на той факт, що в Іспанії, де вони були вирощені, правила дозволили б Бельмонте умертвити тварин в будь-який час. І він обережно ставиться до редагування генів у людей. «Нам потрібно дізнатися значно більше, перш ніж використовувати CRISPR на людях», говорить він. «Я б поки не наважився винести його за межі лабораторії».

Прогрес має бути не тільки в науці. Повинні бути також ґрунтовні дебати на тему редагування генів - і голос повинен бути не тільки у вчених, але і у лікарів, громадськості та уряду. Де Під погоджується: «Ейнштейн провів фундаментальні дослідження в галузі фізики. Але на рівні країни було вирішено застосувати ці результати для бомбардування Хіросіми - не на рівні вчених ».

Бельмонте твердо впевнений, що сьогодні вченізнаходяться на порозі лікування хвороб, розворот старіння і порятунку життів за допомогою вирощених органів. Це може змінити нашу власну еволюцію, наш власний вид.

Ви згодні з ним? Розкажіть в нашому чаті в Телеграма.