Человек-дрозофила

Недавно зарубежное научное сообщество всколыхнула новость: группа исследователей из Имперского колледжа Лондона проводит эксперимент по трансплантации клеток человеческого мозга в мозг мыши. Клетки вырастают в новые цепочки и образуют сети друг с другом. Наука достаточно давно занимается изучением пересадки тканей одного биологического вида другому и создаваемых в результате этого организмов – химер. Такие исследования помогают рассмотреть поведение клеток человека в развивающемся мозге – процесс, разворачивающийся в мозгу эмбриона человека, а потому скрытый и по техническим, и по этическим причинам. С помощью манипуляций учёные стремятся найти ключ к развитию и лечению тяжёлых болезней. Но сотрётся ли грань между людьми и животными и можно ли повторить человеческое восприятие у других видов при этом? Ответ на эти вопросы мы узнали у учёных

Фото: Fayette Reynolds M.S./Pexels

Фото: Fayette Reynolds M.S./Pexels

В знаменитом романе Герберта Уэллса на безлюдном острове гениальный доктор ставит свои эксперименты, скрещивая животных и человека. Мог ли фантаст начала XX века предположить, что его выдумки станут реальностью. Сегодня изучение химер – организмов, сочетающих клетки различных биологических видов, – популярная область трансплантологии. Сторонники уверены, что эти исследования помогут найти ключ к развитию и лечению многих заболеваний на генетическом уровне. Противники задаются вопросом об этичности смешивания тканей человека и животных и о последствиях, предсказать которые не в силах никто.

В науке этот термин впервые применил немецкий ботаник Ганс Винклер в 1907 году, обозначив растение, получившееся в результате скрещивания паслёна и томата. Химера – это организм, состоящий из генетически разнородных клеток. Какое-то время считалось, что такое явление возможно лишь в растительном мире, но скоро стало понятно, что это не так.

Учёные начали обнаруживать случаи, когда у одного человека оказывалось вдруг сразу две группы крови или генетический анализ не подтверждал родство матери и её собственных детей. Как правило, подобное происходило из-за слияния нескольких оплодотворённых яйцеклеток – например, вследствие обмена клетками у близнецов в эмбриональный период в утробе матери. Либо при трансплантации органов – чаще всего костного мозга.

Официально в мире зафиксировано несколько десятков случаев природного, естественного химеризма у человека. Но, стремясь изучить явление, с середины прошлого века учёные активно создают своих химер. Так, самыми известными считаются обезьяны-резусы-близнецы, Року и Хекс, которые были созданы путём смешивания клеток. Сами клетки никогда не сливались, но вместе участвовали в построении органов. А в 1984 году учёные объединили эмбрионы козы и овцы, получившееся в результате этого животное-химера дожило до взрослого возраста.

Поначалу эксперименты с использованием человеческих клеток в химерах были запрещены в США, Японии и некоторых европейских странах. Опыты, «стирающие» грань между животным и человеком, считались неэтичными. Но затем эти запреты сняли, несмотря на озабоченность части мирового сообщества этической стороной вопроса. Впрочем, учёные не видят здесь никаких противоречий.

– Человек – не инопланетянин, он часть естественного эволюционного процесса планеты Земля. Абсолютно все живые объекты построены из общих кирпичиков – белков, жиров, углеводов, микроэлементов, – говорит кандидат биологических наук, доцент, заведующий лабораторией нейрофизиологии Института физиологии Национальной академии наук Беларуси Светлана Пашкевич. – В человеке есть всё от животных: и ткани, и органы, и гены. Мы пересаживаем органы и ткани человеку от человека, человеку от животных. Мы потребляем лекарственные препараты (особенно гормональные) из высушенных или лиофилизированных (обезвоженных) частей тела животных или полученные из плаценты или эмбрионов человека вытяжки для лечения тяжких недугов.

Светлана Пашкевич. Фото: physiology.by
Светлана Пашкевич. Фото: physiology.by

Экспериментальные исследования на химерных объектах выполняют с целью моделирования заболеваний человека, максимально приближенных к реальным механизмам развития конкретной патологии. Например, в 2017 году португальские учёные объявили, что создали вирус-химеру – мышиный вирус с геном человека, который призван был помочь исследовать новые способы лечения герпеса. А в 2019 году группа научных работников во главе с испанцем Хуаном Карлосом Исписуа Бельмонте заявила, что создала первые эмбрионы химеры человека и обезьяны, чтобы изучить возможность использования животных для выращивания человеческих органов для трансплантации.

– Не очень понятно, в чём проблема. Нейроны у всех млекопитающих одинаковые. Их сложно отличить внешне, связи между нейронами одинаковые, – рассказывает Светлана Пашкевич. – Например, в 2014 году появилась новость о пересадке глиальных клеток от эмбриона человека в мозг мышки, но мышка не стала человеком, умнее тоже не стала. Да, чуть эффективнее – за счёт того, что новые клетки оказались наполнены нейротрофическими факторами. Как будто ей дали препарат, ускоряющий формирование новых связей между нейронами.

Подобные исследования наиболее активно финансируют с 2010 года. В них видят перспективы для развития трансляционной медицины – междисциплинарной отрасли, объединяющей различные ресурсы, опыт и методы для создания усовершенствованных подходов к профилактике, диагностике и лечению заболеваний. В 2012 году правительство США с помощью Национального института здоровья создало Национальный центр развития трансляционных наук с бюджетом более 1 млрд долларов в год. При помощи этой организации было открыто около 60 институтов трансляционной медицины в различных университетах по всему миру. В Евросоюзе на это выделяют около 600 млн евро в год, в Британском совете по медицинским исследованиям – более 354 млн фунтов стерлингов в год. Направление считают перспективным различные фонды и корпорации, медицинские сообщества.

Новые технологии создания трансгенных животных позволяют производить практически любые генетические манипуляции на любом виде животных. С точки зрения этики абсолютно безопасно – уверены нейрофизиологи.

– Совокупность человеческих нейронов в мозгу не является человеком, поскольку в центральной нервной системе находятся только двигательные нейроны и нейроны, обрабатывающие поступающие данные. Они решают, давать ли команду двигательным нейронам или просто сохранить информацию, например, для планирования будущих действий, – объясняет Светлана Пашкевич. – На периферии находятся тела чувствительных нейронов – в коже, во внутренних органах, в сердце. Совокупность периферических, двигательных и «принимающих решения» нейронов отвечаюет за рефлексы человека, но не за его мысли или мораль. Мы становимся людьми не потому, что у нас есть человеческие нейроны или мозг, мы становимся людьми при общении и социальном развитии.

Актиновые нити нейрона коры головного мозга мыши. Фото: Howard Vindin/Wikipedia
Актиновые нити нейрона коры головного мозга мыши. Фото: Howard Vindin/Wikipedia

Социализация – то, что отличает человека от остальных биологических видов. Если ребёнок до четырёх лет не слышал человеческую речь, он не сможет её освоить.

– Возвращаясь к эксперименту с мышью, сенсорная информация к человеческим клеткам придёт от периферических нейронов мыши, решение нейронные сети примут на основании поступившей из периферии информации, то есть отреагируют как мышь. Заболевшая ли, активная и умная ли, но мышь, – продолжает Пашкевич.

При этом нейронные популяции действуют по принципу «кто выиграл, тот забирает всё». То есть решение о действии будет принято в зависимости от потребностей и мотивации не «путём голосования», а «сильнейшим». Человеческие нейроны обладают большей пластичностью и быстрее обучаются, чем мышиные. Они быстрее переформатируют свою активность и станут вести себя в сообществе мышиных как мышиные. Или будут уничтожены окружением.

Любопытно, что если речь идёт о трансплантологии, то учёные отмечают, что для выращивания частей тела человека могут подойти не только животные, но и… растения.

– Например, для формирования кровеносных сосудов берут листы шпината, очищают максимально от клеток и оставляют только проводящую систему, заселяют её стволовыми клетками человека или мыши и формируют сосудистое русло. Эти эксперименты активно идут ещё с начала 2000-х годов, – говорит Светлана Пашкевич.

Подобные исследования – это надежда для сотен пациентов с неизлечимыми заболеваниями, ожидающих пересадки органов. Проблема же, по мнению учёных, вовсе не в этической стороне вопроса, а в том, что есть большой пробел в понимании общественностью того, зачем вообще проводятся такие исследования. По мере продвижения исследователям стоит информировать публику о результатах своих работ, рассказывая о них широким кругам популярным языком. Но стоит и чётко отслеживать реакцию животных – чтобы не пропустить момент, когда внедрение очередных чужеродных тканей внезапно начнёт вызывать (если начнёт) эмоциональный стресс или «моральную боль» у животного.

– Человек, дрозофила, паук, ящерица абсолютно одинаково формируют голову-грудь-брюшко. Мир статичен? Мы боимся перемен? Возможно. Это сложно понять. Но подумайте, как наш мир изменился со времён Древней Греции? А ведь тогда подобные химеры жили рядом с людьми и были вполне обыденным явлением, ну или массовой галлюцинацией, – заключает Светлана Пашкевич.

Читайте также
ЗАГРУЗИТЬ ЕЩЕ