муравьи химеры в жизни
Рождение химеры: зачем ученым гибрид человека и животного?
Попыткам современных ученых создать животных с человеческими органами предшествовали долгие годы исследований, и вот-вот эти планы начнут воплощаться в жизнь.
Однако противники подобных экспериментов обеспокоены этической стороной вопроса.
В фантастическом романе Герберта Уэллса «Остров доктора Моро» главный герой Эдвард Прендик, в результате кораблекрушения выброшенный на берег острова, натыкается на лесной поляне на женщину и двух мужчин, сидящих на корточках около упавшего дерева.
Все трое совершенно наги, если не считать тряпок, обернутых вокруг их бедер.
Прендик обращает внимание на их «толстые лица», которые «были лишены подбородка, лоб выдавался вперед, а головы покрывали редкие щетинистые волосы».
Он отмечает: «Никогда еще я не встречал таких звероподобных существ».
Человек-животное может выглядеть так?
Когда Прендик приближается к туземцам, они пытаются с ним заговорить, но их речь звучит очень быстро и невнятно; они трясут головами и раскачиваются из стороны в сторону, неся, как показалось герою, «какую-то невероятную околесицу».
Несмотря на частично прикрытую наготу и вроде бы человеческий облик дикарей, Прендик улавливает в них несомненное «сходство со свиньями», а их поведение словно «отмечено печатью чего-то животного».
Однажды ночью, случайно зайдя в операционную доктора Моро, Прендик выясняет, в чем дело: ученый превращает животных в людей, изменяя их тело и мозг по собственному образу и подобию.
Однако, несмотря на все усилия, доктору никак не удается избавить свои творения от проявлений их основных инстинктов.
Созданное им нестабильное общество вскоре поглощается анархией, что приводит к гибели Моро.
С тех пор как роман впервые увидел свет, прошло 120 лет, и заголовки сегодняшних новостей могут создать полное впечатление, что мы находимся в опасной близости к антиутопичной перспективе, описанной Уэллсом.
Причиной ажиотажа стали планы ученых вживить человеческие стволовые клетки в эмбрионы животных с целью выращивания отдельных человеческих органов для пересадки пациентам, нуждающимся в трансплантации.
Ожидается, что эта технология позволит сократить сроки ожидания в очереди на операцию и снизит риск отторжения пересаженных органов.
Этим смелым и неоднозначным планам предшествовали три с лишним десятилетия научных исследований. Эксперименты помогли ученым разгадать некоторые из фундаментальных загадок, исследовать природу межвидовых различий и выяснить, каким образом скопление клеток в материнской утробе превращается в живой организм.
Учитывая перспективы финансирования подобных проектов, человечество стремительно приближается к важной вехе в этой сфере.
Но только при условии, что сперва мы разрешим ряд непростых этических проблем, связанных с нашим представлением о том, что значит быть человеком.
На протяжении многих тысячелетий химеры были лишь персонажами мифов и легенд.
Биологический термин заимствован из древнегреческой мифологии: Гомер описывал химеру как странное существо с головой и шеей льва, туловищем козы и змеиным хвостом. По легенде, это бессмертное огнедышащее существо водилось в стране Ликии, располагавшейся в Малой Азии (полуостров на западе Азии, часть территории современной Турции ).
По меньшей мере 8% неоднояйцевых близнецов на этапе эмбрионального развития абсорбируют клетки своих братьев или сестер
Научное определение химеры не столь красочно. Этот термин используется для описания любого организма, состоящего из генетически разнородных клеток.
Химеризм встречается в природе, в частности, в результате слияния эмбрионов близнецов вскоре после зачатия, и может приводить к поразительным результатам.
Если при этом окраска особей разных полов сильно различается, как в случае со многими видами птиц и насекомых, результат может оказаться весьма необычным и впечатляющим.
Например, у красного кардинала билатеральный гинандроморфизм приводит к ярко-красному оперению «мужской» стороны и серому оперению «женской».
Впрочем, гораздо чаще клетки разных эмбрионов перемешиваются в случайных сочетаниях, приводя к более тонким изменениям во всем организме.
Такие химеры выглядят и ведут себя точно так же, как и другие особи данного вида.
Несмотря на то, что существ, подобных тем, что описаны в греческих мифах, в природе не существует, это не мешает ученым пытаться создавать собственных химер в лабораторных условиях.
Джанет Россант стала одной из первых ученых, кому удалось это сделать.
В 1980-х годах из двух разных видов мышей вывели гибридных химер
В 1980 году, работая на тот момент в канадском Университете Брока, она опубликовала в журнале Science результаты эксперимента, в рамках которого была выращена химера из генетического материала двух разных видов мышей: лабораторной мыши-альбиноса, являющейся подвидом домовой мыши (Mus musculus), и дикой рюкюйской мыши (Mus caroli), обитающей в ряде азиатских стран.
Предыдущие попытки вывести межвидовые гибридные существа зачастую заканчивались неудачей. Эмбрионы либо вовсе не прикреплялись к стенке матки, либо оказывались недоразвитыми, и тогда дело чаще всего заканчивалось выкидышем.
Россант с коллегой Уильямом Фрелсом ввели в яйцеклетку лабораторной мыши внутреннюю клеточную массу, взятую из бластоцисты рюкюйской мыши.
Поскольку трофобласт у бластоцисты мыши-носителя в процессе операции не был поврежден, ДНК формирующейся плаценты по-прежнему соответствовала ДНК матери. В результате эмбрион успешно прикрепился к стенке матки.
Ученым оставалось лишь подождать 18 дней, наблюдая за течением беременности.
Эксперимент оказался поразительно успешным: из 48 новорожденных мышат 38 оказались химерами, содержавшими генетический материал обоих видов мышей.
Для создания химеры внутреннюю клеточную массу одного вида мышей ввели в эмбрион другого вида
Даже с точки зрения темперамента эти химеры заметно отличались от особей-родителей.
Лабораторные мыши ведут себя гораздо тише.
По мнению Россант, при сегодняшнем уровне развития нейробиологии подобные эксперименты могут помочь в исследованиях поведения разных видов.
В своих ранних работах Россант использовала выведенных ею химер для изучения того, как развиваются организмы в утробе.
Изучение генов тогда еще только начиналось, а явные различия между двумя видами помогали проследить, как распределяются клетки по организму химеры.
Благодаря этому ученые выяснили, из каких элементов внутренней клеточной массы формируются те или иные органы.
Ученые также могут применять этот подход для изучения роли тех или иных генов. Для этого в одном из эмбрионов может искусственно создаваться генетическая мутация, тогда как другой будет использоваться в качестве контрольного.
В ходе изучения полученной таким образом химеры исследователи смогут определить, на какие конкретно функции организма влияют определенные гены.
Методом Россант вскоре начали пользоваться другие ученые по всему миру. В одном из экспериментов удалось создать химеру из клеток козы и овцы.
Внешний вид животного был весьма необычным: его шкура выглядела как лоскутное одеяло, где перемежались овечья шерсть и жесткий волос, характерный для козы.
Химера козы и овцы
Журнал Time описал эту химеру как «проделку смотрителя в зоопарке: козу в свитере из ангоры«.
Россант также выступала консультантом для ряда проектов по сохранению исчезающих видов: идея заключалась в том, чтобы имплантировать эмбрионы в матки домашних животных.
Теперь же метод Россант планируется применить в рамках проекта, который теоретически может открыть новую страницу в регенеративной медицине.
Советские люди-обезьяны
Нынешние планы создания химер из клеток человека и животных могут показаться неоднозначными, но они не идут ни в какое сравнение со скандальными экспериментами советского биолога Ильи Ивановича Иванова, прозванного на Западе «красным Франкенштейном».
Стремясь раз и навсегда доказать близкое эволюционное родство людей с другими приматами, Иванов планировал вывести гибрида человека и человекоподобной обезьяны.
Потерпев неудачу с обезьянами, Иванов решил пойти другим путем: он отобрал пять советских женщин из числа выразивших готовность подвергнуться процедуре искусственного осеменения спермой человекоподобной обезьяны и выносить гибридный плод.
Однако выбранный в качестве донора спермы орангутан по кличке Тарзан умер от кровоизлияния в мозг до начала эксперимента.
В 1930 году, во время политической чистки, Иванова арестовали и отправили в ссылку в Казахстан по обвинению в поддержке «международной буржуазии», что, впрочем, не имело никакого отношения к его абсурдным экспериментам.
На протяжении двух последних десятилетий ученые пытаются научиться выращивать в лабораторных условиях новые органы из стволовых клеток, способных превращаться в клетки тканей любого типа.
Химера должна выглядеть так?
Пока что стволовые клетки остаются непригодными для трансплантации.
В отличие от химеры козы и овцы, у которой клетки двух разных видов произвольным образом распределялись по всему организму, у этих химер инородные ткани должны концентрироваться в конкретных органах.
Путем генетических манипуляций исследователи рассчитывают «выбивать» из организма носителя те или иные органы, помещать на освободившееся место человеческие клетки и заставлять их формировать соответствующие органы, но уже человеческие, необходимых размеров и формы.
Уже известно, что в теории подобное возможно. В 2010 году Хиромицу Накаучи из медицинской школы Стэнфордского университета и его коллеги с помощью подобной методики вырастили крысиную поджелудочную железу в организме мыши.
Сейчас наиболее подходящими «инкубаторами» для органов людей считаются свиньи, чье анатомическое строение очень близко к человеческому.
Если этот план сработает, он поможет разрешить многие из существующих проблем трансплантологии.
Некоторые ученые пытаются выращивать человеческие органы в организмах свиней
Представим себе перспективы предлагаемого метода на примере нового лекарства от заболеваний печени.
Россант соглашается с тем, что у метода есть большой потенциал, но подчеркивает, что ученым еще предстоит проделать серьезную работу: «Отдаю должное смелости тех, кто отважился работать над этой задачей. Она осуществима, но, должна признать, что на этом пути исследователям придется столкнуться с очень серьезными трудностями».
Многие из них носят технический характер.
Ученые по опыту знают, что в подобных случаях вероятность отторжения донорских клеток организмом носителя существенно возрастает.
Исследования по тематике гибридов человека и животных тормозятся из-за вопроса об их этичности
Для этого потребуется найти «первичный», безупречно чистый источник человеческих стволовых клеток, способных трансформироваться в любую ткань.
Возможно, помимо этого придется генетически модифицировать организм носителя, чтобы снизить вероятность отторжения чужих клеток.
В 2015 году учреждение Департамента здравоохранения США «Национальные институты здоровья» ввело мораторий на финансирование экспериментов по созданию химер человека и животных.
Между тем, Исписуа Бельмонте получил предложение о выделении гранта размером в 2,5 млн долл. США с условием, что при создании химеры он будет использовать не человеческие клетки, а клетки обезьян.
Наибольшие опасения вызывает гипотетическая вероятность того, что человеческие стволовые клетки достигнут свиного мозга, что приведет к созданию существа, обладающего некоторыми способностями и поведенческими чертами, свойственными людям.
В природе гибриды коз и овец встречаются очень редко
Но эти решения недостаточно убедительны для Стюарта Ньюмена, цитобиолога из Нью-Йоркского медицинского колледжа, которого беспокоят возможные последствия подобных экспериментов еще со времен создания химеры козы и овцы в 1980-х.
Тревогу Ньюмена вызывают не столько современные планы ученых, сколько будущее, в котором химеры могли бы постепенно приобретать все более человеческие характеристики.
«Сейчас кто-то может клясться, что никогда не станет создавать химер по человеческому подобию, но ведь подспудное желание все равно остается. В самой тематике есть что-то такое, что подстегивает ученых двигаться все дальше и дальше в этом направлении».
Предположим, ученые создали химеру для исследований нового лекарства от болезни Альцгеймера. Изначально исследователям дают разрешение на создание существа с мозгом, который является человеческим, скажем, на 20%. Но со временем они могут прийти к выводу, что для полного понимания последствий применения препарата необходимо увеличить долю человеческого мозга до 30 или 40 процентов.
Кроме того, по словам Ньюмена, чтобы получить финансирование, исследователю зачастую приходится заявлять все более масштабные цели исследований:
Не менее важно и то, что подобные эксперименты могут притупить наше ощущение принадлежности к человеческому роду, продолжает Ньюмен:
«Трансформация нашей культуры позволяет нам переходить эти границы. В данном случае человек рассматривается как всего лишь материальный объект».
Зная о существовании человеческих химер, мы, возможно, не станем так уж сильно сомневаться по поводу манипуляций с человеческими генами с целью создания детей «на заказ».
И Ньюмен не одинок в своих опасениях.
В «Острове доктора Моро» животных превращали в «людей»
Джон Эванс, социолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего, указывает на то, что сама дискуссия о гибридах человека и животных сосредоточена на их когнитивных способностях.
В этом контексте мы можем прийти к выводу, что с подобными химерами можно не обходиться как с людьми, если они не обладают человеческим рациональным мышлением или речью.
Но подобная логика может завести нас на скользкую дорожку дискуссий относительно того, как обращаться с представителями нашего собственного вида.
Исписуа Бельмонте полагает, что многие из этих опасений, в особенности те, что находят отражение в сенсационных газетных заголовках, пока беспочвенны.
«СМИ и регулирующие органы думают, что мы начнем выращивать важные человеческие органы в организмах свиней едва ли не завтра. Это предположения из области научной фантастики. Пока мы находимся еще в самом начале пути».
И, как пишет журнал Nature, в дискуссию об этичности подобных исследований не стоит вовлекать эмоции.
Каким бы ни было окончательное решение, необходимо иметь в виду, что его потенциальные последствия не ограничиваются научной сферой.
Ведь именно вопрос о том, что определяет человека, лежит и в основе романа Уэллса. После возвращения с острова доктора Моро Пендрик уединяется в английской провинции вдали от крупных городов, предпочитая человеческому общению наблюдение за звездным небом.
Став свидетелем насильственного нарушения естественного межвидового барьера, он больше не может смотреть на людей, не замечая в них животного начала:
«Мне казалось, что даже я сам не разумное человеческое существо, а бедное больное животное, терзаемое какой-то странной болезнью, которая заставляет его бродить одного, подобно заблудшей овце.»
Существуют ли среди людей химеры?
Совсем недавно мы рассказывали вам о том, что китайским ученым удалось добиться рождения химеры свиньи с клетками обезьяны. Если вдруг вы пропустили эту новость, то обязательно ознакомьтесь с ней, а также подпишитесь на нас в Телеграм, чтобы не пропускать важные события из мира науки и высоких технологий. Однако после прочтения этого материала у вас мог возникнуть вопрос: «а есть ли возможность создания химер при участии человека?». Ответ на него может быть не столь очевидным, как кажется на первый взгляд. Химеры не только могут существовать, но и вполне успешно живут среди нас. И, если основываться на определении того, что такое химера, то это чистая правда.
Есть ли химеры среди нас? Ответ вас удивит!
Химеры среди нас?
Давайте окончательно разберемся в терминологии. Химера — это организм, который имеет несколько наборов ДНК. Как известно, все мы рождаемся с определенным набором генов, который и определяет нашу личность. Но если не «подмешивать» чужеродную ДНК в момент созревания плода, то как создать химеру? Ответ довольно прост, хоть и странен на первый взгляд — пересадить костный мозг от одного человека другому.
Житель американского штата Невада Крис Лонг несколько лет назад страдал от лейкемии. При этой процедуре показана пересадка костного мозга. Господину Лонгу посчастливилось найти донора и операция прошла успешно. Но спустя 3 месяца после процедуры во время анализа крови пациента врачи заметили, что ДНК его крови изменилась. Теперь она принадлежала человеку, который спас жизнь Крису. Однако на этом история не закончилась.
Через 4 года после проведения спасительной процедуры пострадала не только кровь мистера Лонга. Мазки, взятые с его губ и слюна также теперь содержат как его ДНК, так и ДНК донора. Что еще более удивительно, так это то, что ДНК в крови и даже семенной жидкости полностью подверглась замене. Единственная ткань, которая сохранила только лишь ДНК «владельца» — это волосы на груди и голове. Таким образом Крис Лонг технически стал химерой.
Перед вами самая настоящая химера. Зовут ее Крис Лонг
Как скрестить обезьяну и человека
В 2017 году в США ученые получили эмбрион свиньи, скрещенный с человеческими стволовыми клетками. Однако человеческие клетки приживались очень плохо. Есть предположение, что это происходит из-за большой «эволюционной разницы» между свиньей и человеком. В любом случае тогда эти эксперименты были прекращены и ученые обратили свое внимание на создание химеры на основе человека и обезьяны.
Это эмбрион химеры человека и свиньи
Создание химер человек-обезьяна, в теории, могут открыть неограниченные возможности для выращивания органов для трансплантации. Сегодня вопрос стоит лишь в плоскости, кто это сделает быстрее. Законодательства многих стран запрещают подобные экскременты, поэтому ученные скованы этими ограничениями. В то же время в 2019 году появилась публикация в Испанском издании El Pais о том, что была создана химера человек-обезьяна, правда она была уничтожена еще на стадии зародыша, до рождения. Исходя из этого можно строить предположения о том, в каком направлении ведутся разработки о которых нам не говорят.
В 2017 году ученым успешно удалось инъецировать в эмбрион крысы мышиные стволовые клетки. В результате эксперимента у крысиного эмбриона выросла нормальная поджелудочная железа, которая генетически соответствовала такой же железе, но у мыши. Ее фрагменты удалось пересадить другим мышам, у которых искусственно был вызван диабет. После пересадки мыши полностью выздоровели. Через некоторое время стали ходить слухи о подобных экспериментах на людях и обезьянах.
В этом видео Хуан Бельмонте (автор эксперимента по созданию эмбриона свиньи со стволовыми клетками человека) рассказывает о нем более подробно:
Какие сложности создают химеры?
На самом деле, десятки тысяч людей ежегодно проходят через процедуру трансплантации костного мозга при раке крови и других заболеваниях, включая лейкемию, лимфому и серповидноклеточную анемию. Хотя маловероятно, что кто-то из них окажется преступником или жертвой преступления, возможность того, что это произойдет, исключать нельзя.
Врачу не нужно знать, в каком количестве ДНК донора будет присутствовать в теле пациента. Потому, что этот тип химеризма не оказывает никакого влияния на организм пациентов. Их мозг и их личность остаются неизменными. — говорит Эндрю Резвани, директор отделения трансплантации крови и костного мозга в Медицинском центре Стэнфордского университета. Пациенты также иногда спрашивают меня, что значит для мужчины иметь хромосомы женщины после пересадки или наоборот. Но это вообще не имеет значения.
А вот для судмедэксперта это совсем другая история. В ходе сбора ДНК-улик с места преступления, следователи исходят из того, что каждая жертва и каждый преступник оставляют после себя один идентификационный код, поэтому тут наличие химеризма может играть ключевую роль. При этом подобный случай уже происходил. В 2004 году следователи на Аляске загрузили профиль ДНК, извлеченный из спермы предполагаемого преступника, в базу данных ДНК. Он соответствовал потенциальному подозреваемому. Но была одна проблема: во время нападения этот человек уже находился в тюрьме. Оказалось, что настоящему виновнику расследуемого дела сделали пересадку костного мозга. А донором выступал родной брат, который и находился в тюрьме на момент совершения преступления.
При этом до сих пор остается открытым вопрос: а какой ДНК будет обладать ребенок, родившийся в том случае, если один из родителей является химерой? Трансплантологи сходятся во мнении, что с «чужой» ДНК ребенок также являлся бы «чужим». Но данную гипотезу пока не удалось подтвердить на практике.
Химеры. Франкенштейны среди нас
В лабораториях матери-природы происходят престранные эксперименты: близнецы поглощают один другого прямо в утробе, мать не является матерью собственным детям, а родные братья и сестры сливаются в единый организм, чтобы выжить. Генетики догоняют природу уже сто лет, но превзойти и по сей день не смогли. Итак, перед нами химеризм.
Жительницу США Лидию Фэйрчайлд ожидал неприятный сюрприз, когда после развода она обратилась за социальным пособием. Ее мужу пришлось подтверждать отцовство анализом ДНК — и последний показал, что как раз Лидия не является матерью двоих общих детей (а заодно и третьего, которым она в это время была беременна). Сначала возникло предположение, что причина — пересадка тканей или переливание крови, однако ни женщина, ни дети не подвергались операциям. Штат подал иск о мошенничестве. Положение спас адвокат миссис Фэйрчайлд — он предоставил суду статью из «Медицинского журнала Новой Англии».
52-летней бостонской учительнице Карен Киган требовалась трансплантация почки. Трое ее сыновей согласились быть донорами, однако при генетическом анализе оказалось, что двое из них не родственники собственной матери! Исследования установили массу интересных фактов: в частности, выяснилось, что у Карен была сестра-близнец, которая на ранней фазе эмбрионального развития слилась с выжившим зародышем. Бостонская учительница оказалась химерой — существом, в чьем организме присутствуют, не мешая друг другу, ткани с разными наборами генов.
В прецеденте с миссис Фэйрчайлд все оказалось еще сложнее — ДНК детей Лидии доказывало лишь родство с их бабушкой, матерью миссис Фэйрчайлд. Разобраться удалось лишь благодаря анализу волос, причем волосы на голове и лобке женщины содержали разный генетический материал. Миссис Фэйрчайлд вышла сухой из воды, а ее истории в 2006 году посвятили передачу «Мой близнец во мне».
Официально зафиксировано около сорока случаев химеризма, фактически же их гораздо больше. С высокой вероятностью химерой был знаменитый маньяк Чикатило, у которого не совпадали данные по группе крови и по сперме. Иногда химеризм случайно всплывает при попытках экстракорпорального оплодотворения или искусственной инсеминации: ученые из Германии описали пациентку, у которой в организме 99% клеток содержало женский хромосомный набор XX и 1% — мужской, XY. Как оказалось, ее брат-близнец умер при рождении, но его клетки жили в организме сестры. И это лишь случаи, донесенные до широкой медицинской общественности.
Лапы, крылья и хвост
Термин «химера» взят из греческой мифологии — это «составное» чудовище с телом козы, головой льва, змеиным хвостом и т. д. Порождено оно уродливыми монстрами — полуженщиной-полузмеей Ехидной и великаном Тифоном, убито же, по одной из версий, героем Беллерофонтом. В биологии химера, как уже говорилось, — существо с разнородным генетическим материалом, сосуществующим в одном организме. Первым термин ввел в 1907 году немецкий ботаник Ганс Винклер, назвав химерами растения, полученные в результате прививки паслена на черенок томата. Объяснил природу явления другой ботаник — Эрвин Баур. А первое «сложносочиненное» животное было сконструировано в 1984 году — искусственная «мозаика» овцы и козы, детеныш четырех родителей, часть клеток которого содержала овечий геном, а часть — козий.
Химеризм у растений — результат природных мутаций или прививок, когда ветка растения одного вида подсаживается к стволу другого. Эксперименты Лютера Бёрбанка со знаменитым Russet Burbank, сортом картофеля, который сейчас составляет до 50% урожая картофеля в Соединенных Штатах Америки, бескосточковыми сливами и айвой с запахом ананаса в большинстве своем были созданием франкенштейнов в мире растений. Тем же занимался знаменитый Мичурин, который со всей обстоятельностью изучал, как влияет подвой (молодое растение, на которое подсаживают чужой черенок) на урожайность, жизнеспособность и другие свойства привоя. Реакция «трансплантат против хозяина», из-за которой столь опасны пересадки органов у людей и животных, растениям, в общем, несвойственна. Единственная сложность — зеленые химеры, как правило, не передают свои качества по наследству, размножать их приходится вегетативным путем.
Химеризм у млекопитающих может быть следствием нескольких процессов, как естественных, так и искусственных.
Первый — так называемый тетрагаметический химеризм, когда воедино сливаются две яйцеклетки, каждая из которых оплодотворена своим сперматозоидом, или два эмбриона на ранних стадиях развития, вследствие чего разные органы или клетки такого организма содержат разный хромосомный набор. Истории с «поглощенным близнецом» — типичный пример такого химеризма.
Второй — микрохимеризм. Клетки младенца могут проникать в кровеносную систему матери и приживаться в ее тканях (фетальный микрохимеризм). Например, иммунные клетки плода могут (во всяком случае на несколько лет) вылечить мать от ревматоидного артрита, помочь восстановить сердечную мышцу после развившейся во время беременности сердечной недостаточности или повысить сопротивляемость материнского организма онкологическим заболеваниям. И наоборот, клетки матери проникают через плацентарный барьер к плоду (материнский микрохимеризм). Не без его помощи формируется система врожденного иммунитета: иммунная система плода «натаскивается» на сопротивление болезням, иммунитет к которым выработался у матери. Оборотная сторона этой медали — то, что ребенок еще в утробе матери может стать жертвой ее собственных заболеваний. В частности, такое аутоиммунное заболевание, как волчанка новорожденных, часто встречается у детей, матери которых болеют системной красной волчанкой.
Третий вариант природного химеризма — «близнецовый», когда из-за сращения кровеносных сосудов гетерозиготные близнецы передают друг другу свои клетки (не с одинаковыми, как у гомозиготных, а с так же, как у родных братьев и сестер, различающимися наборами генов). Так стала химерой упомянутая выше пациентка из Германии.
Лабораторные химеры
История химерных зародышей началась с бычков доктора Рэя Оуэна и цыплят доктора Питера Брайана Медавара, благодаря которым удалось разработать механизм химеризации.
Телята и цыплята
Оуэн первым обратил внимание, что у телят-близнецов в организме прекрасно сосуществуют клетки с разнородным генетическим материалом, и причина тому — сращение кровеносных сосудов. А доктор Медавар сперва сращивал выпиленными в скорлупе «окошками» куриные яйца, затем ставил эксперименты по введению культур клеток уток в куриные зародыши, затем начал соединять кровеносные системы зародышей цыплят и, наконец, сформулировал термин «иммунологическая толерантность» — готовность организма принять чужие клетки. Он первым подсадил зародышам мышат одной чистой линии клетки зародышей другой, а затем пересаживал выжившим химерам лоскуты кожи, чтобы продемонстрировать: пересаженные биоматериалы сохраняют свойства родного организма и при этом не отторгаются. Ученые Чикаго и Ливерпуля сконструировали в лабораториях химеры лесных и домашних мышей, введя дополнительный генетический материал в зародыши на стадии бластоцисты. Мышата оказались вполне жизнеспособными: более активными, чем домашние мыши, но менее активными, чем лесные. В России успешно выращивали куриных химер — белых леггорнов с рыжими хвостами родайлендов.
Игрушечные человечки
Еще один вариант создания химер — введение человеческой ДНК в яйцеклетку животного. Генетический материал цибридов — клеточных гибридов — практически полностью является человеческим, от животного они получают только митохондриальную ДНК. Правда, попытки довести гибридные эмбрионы до рождения химер на современном уровне науки обречены на провал; к тому же клонирование человека и тем более создание человеко-животных химер законодательно запрещены во всех развитых странах. Да и нет никакого смысла в таких сложных экспериментах. Несколько десятков цибридных эмбрионов, созданных с чисто исследовательскими целями, были уничтожены через несколько дней после начала деления яйцеклетки.
Следующий вариант химеризма — посттрансплантационный, когда после переливания крови или пересадки органа в организме человека собственные клетки сосуществуют с клетками донора. Очень редко, но случается, что клетки донора полностью «встраиваются» в организм реципиента — так, несколько лет назад у одной австралийской девочки после пересадки печени навсегда изменилась группа крови.
Последний вариант — трансплантация костного мозга, при которой врачи прилагают все усилия, чтобы сделать из пациента химеру и заставить пересаженные клетки работать вместо хозяйских. Собственный костный мозг больного убивают облучением и специальными препаратами, вводят на его место донорские кроветворные клетки и ждут. Если анализы выявляют донорский химеризм — все счастливы, процесс идет, а если удастся справиться с отторжением трансплантата, есть шансы на выздоровление. А вот возвращение «родных» клеток означает скорый рецидив болезни.
Доктора и гомункулы
Ученым понадобилось около двадцати лет (с момента первой успешной операции доктора Томаса), чтобы научиться подбирать доноров и реципиентов, совместимых по лейкоцитарным антигенам человека — белкам, несовпадение которых запускает каскад молекулярных реакций, приводящих к отторжению трансплантата, и бороться с отторжением с помощью препаратов, подавляющих иммунитет. К 1990 году было проведено около 4000 пересадок костного мозга — меньше, чем в наши дни проводится за год. Сейчас пятилетняя выживаемость (фактически — выздоровление) при остром лейкозе составляет 65%. Соответственно, появилась возможность наблюдать за неожиданными эффектами химеризма.
Химеризм во благо
Медицина поставила возможности химеризма себе на службу еще до того, как это явление было изучено во всей полноте. В 1940 году была проведена первая попытка трансплантации больному пластической анемией костного мозга его брата. В 1958 году пересадкой костного мозга в Париже лечили шестерых югославских физиков, пострадавших при аварии на АЭС, пятеро из них выжили. В 1957 году в США доктору Эдуарду Томасу удалось (после тотального облучения тела) добиться приживления трансплантата у двоих детей, больных лейкозом. Дети вскоре погибли, а через 10 лет из 417 проведенных Томасом трансплантаций успешными оказались только три. В 1968 году была осуществлена полностью успешная трансплантация: ребенку с тяжелым иммунодефицитом ввели костный мозг его брата. Больной выздоровел, став химерой — вместо собственных клеток кровь в организме вырабатывали «братские». А Эдуард Томас в 1990 году получил Нобелевскую премию по медицине.
К тому, что после пересадки могут измениться группа крови, резус-фактор и структура волос, уже давно готовы и врачи, и родственники больных — но это отнюдь не все.
То, что пересадка костного мозга может излечить даже СПИД, — случайное открытие, везение немецких медиков. Известно, что около 1% европейцев устойчивы к ВИЧ. Некий 42-летний американец, страдающий и лимфомой, и СПИДом, прошел трансплантацию костного мозга, чтобы избавиться от одной из своих болезней. И неожиданно для всех (включая врачей) исцелился от обеих — его донор оказался носителем мутации, обеспечивающей устойчивость к вирусу, и передал ее реципиенту вместе с костным мозгом.
Ноу-хау XXI века — разработки по внутриутробной клеточной терапии. Стволовые клетки крови вводятся плоду, страдающему иммунодефицитом, талассемией, гранулоцитозом — и теоретически ребенок должен родиться здоровым. Практически удалось добиться эффекта лишь у плодов с иммунодефицитом, во всех остальных случаях даже при минимальном химеризме болезнь не отступала. На животных активно проводятся опыты по комплексной терапии: сперва «выключают» иммунитет плода, а затем проводят пересадку. Но до экспериментов на людях пока далеко.