Почему медики хотят пересаживать людям органы животных

Идея ксенотрансплантации — использования органов животных для пересадки человеку — будоражит умы ученых не одну сотню лет. Однако многочисленные (порой странные или жутковатые) эксперименты пока не привели к успеху.  Ситуация может измениться благодаря новейшим достижениям генетики. Медики надеются, что впервые осуществленная в марте 2024 г. пересадка человеку почки от генетически модифицированной свиньи откроет новую эпоху в трансплантологии и поможет спасти сотни тысяч (человеческих, увы, не хрюшкиных) жизней.

От перьев до тестикул

Гибриды человека и различных животных возникают в мифологии постоянно. Из популярных достаточно вспомнить греческих сфинкса (лев с крыльями и человеческой головой) или Минотавра (человек с головой быка). Несколько менее знаменит ассирийский ламассу — мифологическое существо с телом быка, головой человека и крыльями орла.

Известный американский трансплантолог Кейт Реемтсма даже высказал предположение, что миф об Икаре и его отце Дедале — первое свидетельство успешной попытки ксенотрансплантации.

И в самом деле, согласно классической истории, для побега с острова Крит Дедал сделал крылья из перьев, ниток и воска, что не выглядит надежным решением для хоть сколько-нибудь продолжительного полета. А что, если перья были трансплантированы? —  задался вопросом Реемтсма. Тогда гибель неосторожного Икара, который согласно легенде, подлетел так близко к солнцу, что воск растаял, на самом деле может объясняться острой реакцией отторжения чужеродных тканей (это и сейчас остается одной из основных проблем трансплантологии). 

Более достоверно задокументированные случаи попыток ксенотрансплантации (точнее, ее разновидности — ксенотрансфузии, переливания крови) относятся к XVII веку. В 1667 г. французский медик Жан-Батист Дени сделал переливание крови ягненка мальчику-подростку. Поскольку ягненок — символ Христа, а также, в отличие от людей, не склонен к разврату, алкоголю и нерегулярному питанию, его кровь должна быть чище человеческой, рассудил Дени. После смерти двух его пациентов эту практику запретили. Несмотря не некоторую комичность аргументации, кое в чем Дени был прав — чистота трансплантатов является одной из важнейших проблем современной трансплантологии, мы к этой теме еще вернемся.

В 1920-х годах в Европе и Америке прогремел Серж Воронофф, эмигрант из России, осевший в Париже. Он прославился своей методикой «омоложения» пожилых мужчин, имплантируя им в тестикулы (яички) кусочки тестикул шимпанзе и павианов. Современная наука отрицает, что это могло иметь какой-либо эффект, кроме психологического, однако некоторые пациенты Вороноффа заявили, что испытали «прилив сил», и операция стала модной. Всего их было сделано несколько сотен. Как это нередко бывает в истории, кое-что Воронофф угадал верно. Пересадка кусочков желез (правда, человеческих) используется сейчас для лечения их дисфункции. Например диабет I типа лечат трансплантацией островковых клеток поджелудочной железы, способных вырабатывать инсулин. 

Попытки ксенотрансплантации продолжались и позже, но также без большого успеха. Уже упомянутый Кейт Реемтсма в 1960-х годах сделал 13 трансплантаций почек от шимпанзе к человеку. Все попытки провалились,  кроме одной — школьная учительница вроде бы поправилась и даже вернулась к работе, но спустя 9 месяцев после операции внезапно умерла.

В то же время аллотрансплантация (пересадка органов в пределах одного биологического вида) достигла значительных успехов. Почему же люди продолжают искать способы пересадки человеку органов животных?

Парадокс трансплантологии

Между прочим, Воронофф мог бы снискать и лавры первого врача, совершившего пересадку почки от человека к человеку, но мэрия Парижа не разрешила ему забрать донорский орган у приговоренного к казни преступника. Ситуация оказалась пророческой.

Чтобы не погружаться в историю аллотрансплантации, которая тоже очень интересна, отмечу лишь, что с середины  XX века эта отрасль медицины развивалась бурными темпами, благодаря чему пересадки человеческих органов перестали быть чем-то необычным и вошли в повседневную медицинскую практику. По оценке Statista в 2022 г. в мире было сделано 157 000 трансплантаций. После операций люди, которые могли бы умереть из-за отказа жизненно важных органов, годами (а иногда десятилетиями) живут практически полноценной жизнью.

Сейчас чаще всего пересаживают почки, печень, сердце, легкие и поджелудочную железу. Некоторые из этих органов разрешается брать у живых доноров, например, одну почку или часть печени, однако основным источником остаются трупы.

Проблема в том, что донорских органов, и от живых, и от умерших доноров, катастрофически не хватает. 

Причин здесь несколько. С одной стороны, благодаря общим успехам медицины люди стали жить дольше, население развитых стран стареет, а значит все больше людей нуждаются в лечении. Мало того, развитие трансплантологии делает пересадку органов все более доступной для тех, кто раньше не мог выдержать такую сложную операцию по медицинским показаниям.

С другой — по этическим соображениям донорство органов не оплачивается (самому донору либо его родственникам), то есть рекрутировать новых доноров приходится исключительно силой убеждения, экономический механизм тут не включить. Строгие этические и медицинские требования к забору органов для трансплантации очень сильно ограничивают круг потенциальных доноров, даже среди тех, кто при жизни дал свое согласие (либо после смерти процедуру одобрили родственники). 

В итоге возник дефицит: люди годами ждут, пока появится подходящий донор, многие так и умирают, не дождавшись. Например, в США в 2023 г. сделали 27 300 операций по пересадке почки. При этом в листе ожидания (реестре тех, кто ждет донорский орган) оставались 88 700 человек, и это только на замену почек. Всего в этом списке более 100 тысяч человек. Управление ресурсов и служб здравоохранения США (HRSA) сообщает, что в стране ежедневно умирают 17 человек, так и не дождавшихся донорских органов, а новый реципиент в листе ожидания появляется каждые 8 минут. 

Дефицит неизбежно порождает черный рынок. По оценке аналитического центра парламента Канады, покупатели готовы платить за  донорскую почку от от $50 000 до $120 000, а мировой оборот нелегальной торговли человеческими органами оценивается примерно в $1 млрд ежегодно. Продавцами обычно становятся люди из небогатых стран, которых зачастую обманывают, принуждают или иными способами заставляют продавать свои органы.

Возможность пересадки органов животных человеку помогла бы спасти множество жизней и одновременно нанести серьезный удар по черному рынку.

Новая надежда

Рик Слейман, 62-летний менеджер из транспортного департамента штата Массачусетс (США) в 2018 году перенес трансплантацию человеческой почки. Пять лет спустя донорский орган начал отказывать, у Слеймана была диагностирована терминальная стадия почечной недостаточности, угрожающая жизни пациента.

Вместо неопределенно долгого ожидания нового донорского органа врачи предложили ему альтернативное решение — пересадку почки от генетически модифицированной свиньи. И он согласился.

«Я увидел в этом не только способ помочь себе, но и способ дать надежду тысячам людей, которым нужна трансплантация, чтобы выжить», — цитирует Слеймана CNN. 

Новый импульс ксенотрансплантации дали достижения генетики XXI века, а если точнее, применение системы редактирования генома CRISPR-Cas9. Говоря простыми словами, эта технология позволяет редактировать генетический материал зародыша, вырезая старые или добавляя в него новые гены. 

Американский биотехнологический стартап eGenesis занимается созданием и разведением таких генномодифицированных свиней, которые содержатся в специальных условиях и периодически тестируются на патогены.
Для того, чтобы создать пересаженную Слейману почку, eGenesis внесла изменения в 69 генов свиньи. Изменения включали удаление трех генов, которые способствуют выработке определенных сахаров на поверхности клеток. Иммунная система человека воспринимает клетки с этими сахарами как чужеродные и атакует их. Кроме того, были добавлены семь генов, производящих человеческие белки. Все это должно сделать свиную почку максимально похожей на человеческую и воспрепятствовать отторжению органа иммунной системой.

Остальные 59 изменений были фактически «чисткой» генома. Дело в том, что в ДНК многих живых существ (в том числе свиней) встроен генетический материал когда-то попавших туда в процессе эволюции вирусов. Они «спят», то есть их ДНК неактивна, однако при некоторых условиях могут проснуться. Чтобы исключить всякую возможность этого, их вырезали из генетического материала свиней-доноров.

Операция по пересадке прошла успешно, генномодифицированная почка начала работать, ожидается, что пациента скоро выпишут из больницы.

Теперь все с замиранием сердца ждут, что будет дальше — не начнется ли реакция отторжения, не произойдет ли инфицирование скрытыми вирусами или еще что-то непредвиденное.

Пожелаем мистеру Слейману удачи, она ему понадобится. Да и нам всем тоже.