МОСКВА, 18 апр — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Для ученых не составит труда скрестить между собой двух и более живых существ, а также особей разных видов. Уже есть химеры амфибий, грызунов, приматов, человека. РИА Новости разбирается, для чего исследователи создают биологических монстров и какие в связи с этим возникают этические вопросы.
Объятия эмбрионов-близнецов
Химеры древней мифологии — это, как правило, божества: полулюди-полуживотные. Таков Минотавр, которого греки изображали в виде человека с головой быка, или Фавн — человек с козлиными ногами. Египтяне представляли себе бога Анубиса как человека с головой шакала. Современная наука умеет выявлять среди людей настоящих, живых химер, чей организм содержит клетки разных индивидов.
К рождению химеры приводят случайные сбои в самый ранний период развития эмбриона, например, когда две яйцеклетки оплодотворяются двумя сперматозоидами и сливаются в один эмбрион. В результате младенец получает клетки еще одного человека — своего неродившегося близнеца. Это называют тетрагаметическим химеризмом, подчеркивая, что в формировании организма участвовали четыре разные половые клетки: две отцовские и две материнские.
Определить человека-химеру можно только с помощью серии генетических тестов, в которых сравнивают ДНК из разных тканей — крови, волос, слюны, половых органов. Неслучайно большинство случаев природного химеризма среди людей зафиксировали судебные криминалисты.
Внешне распознать людей-химер невозможно, за исключением межрасовых потомков, цвет кожи которых напоминает мозаику, или истинных гермафродитов — полумужчин-полуженщин. Так, в штате Техас в США родился ребенок, половина которого принадлежала девочке-мулатке, половина — чернокожему мальчику.
Иногда химеризм распознают, когда ищут причины бесплодия. Выясняется , что внутри человека развиваются вторые половые органы. Их удаляют хирургическим путем, а процедура ЭКО решает проблему с зачатием ребенка.
Нередко беременные женщины обмениваются клетками с собственным плодом через пуповину. Врачи называют это микрохимеризмом и считают, что это состояние проходит спустя несколько лет. Однако генетические тесты показали: в некоторых случаях материнский организм сохраняет клетки ребенка всю жизнь.
Химера из стволовых клеток
Успешная трансплантация органов — не что иное, как создание химеры, ведь человек потом живет с чужим органом и чужой ДНК. Пересадка органов — порой единственный способ спасти жизнь, и на нее соглашаются, даже если последствия непредсказуемы.
Чтобы уменьшить риск отторжения органа, ученые предлагают выращивать его из собственных клеток пациента, только в другом организме, например в свинье, чей метаболизм во многом схож с человеческим. Это означает, что нужно создать химеру, то есть внедрить клетки человека в организм другого существа.
Донор для самого себя: как вырастить стволовые клетки Что такое стволовые клетки, как они влияют на жизнь человека и какие заболевания можно вылечить с их помощь? На эти и другие вопросы в интервью проекту "Социальный навигатор" ответил профессор кафедр стволовых клеток и регенеративной биологии Гарвардской медицинской школы Деррик Росси.Открытие плюрипотентных стволовых клеток значительно упростило технологию. Эти клетки образуются на раннем этапе развития эмбриона. Они могут долго пребывать в неоформленном состоянии, но также способны сформировать любой орган или ткань во взрослом организме. Их внедряют в эмбрион животного, который затем подсаживают в суррогатную самку, и ждут рождения существа-химеры. Помимо того что использование плюрипотентных клеток из эмбриона человека вызывает серьезные этические сложности, их количество в принципе ограниченно. Однако в трансплантологии эту проблему решают, перепрограммируя зрелые клетки взрослого человека обратно в плюрипотентные.
Химера в чашке Петри
В середине 1980-х британские ученые создали химеру из козы и овцы. Получившееся существо было покрыто частично козлиной шерстью, частично овечьей. Затем последовали опыты по скрещиванию двух тритонов с разной пигментаций, курицы и куропатки, крысы и мыши. В 2012 году в лаборатории генетика Шухрата Миталипова из Орегонского университета науки и здоровья (США) создали трех макак-резусов, содержавших клетки шести родителей.
В Илиаде Гомера описано существо химера , имеющее части тела от разных животных. От этого мифологического монстра произошло название генетического эквивалента -химеризм. Генетический химеризм у людей и животных случается, когда две оплодотворенные яйцеклетки или эмбрионы сливаются на ранней стадии беременности. Когда они сливаются, каждая популяция клеток сохраняет свой генетический характер и получающийся эмбрион становится смесью того и другого.
Химера от природы. Человек с двумя ДНК
Жительницу США Лидию Фэйрчайлд ожидал неприятный сюрприз в процессе развода, когда потребовалось сдать анализ ДНК. Согласно результатам теста, она не являлась матерью собственных двоих 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. В ходе выяснения обстоятельств адвокат миссис Фэйрчайлд нашел статью из «Медицинского журнала Новой Англии», где была зафиксирована следующая история:
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 разных частях тела женщины содержали разный генетический материал.
Официально зафиксировано около 40 случаев химеризма у людей . 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: 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.
Существует даже также такое понятие, как кровяная химера — это человек, обладающий сразу двумя группами крови.
Биологические химеры часто всего возникают при кровосмешении двух различных рас , пример чего описывался в учебнике анатомии, когда на теле человека пигментация кожи распределяется по телу мозаично.
Полное слияние происходит конечно в идеальных условиях, как например при кровяном химеризме, когда два близнеца, выросших в одной утробе, используют одну плаценту на двоих и имеют толерантность к группе крови брата, так что им можно заливать не только их группу крови, но и их партнера по утробе, так как при развитии через них обоих прокачивалась кровь матери и близнеца, вызывая подавление реакции отторжения на чужую группу крови. По статистике? около 8% близнецов подвержены кровному химеризму.
Встречаются случаи химеризма, когда один из близнецов фактически поглощает другого и тогда появляются такие монстры, как к примеру китайская 11-тилетнее девочка, из спины которой развивается её поглощенный брат близнец или такой случай, как техасский ребенок — химера , у которого левая половина была черным мальчиком, а правая белой девочкой. Ребенок был прооперирован и его сделали мальчиком, так что он продолжил жизнь уже в этом обличии.
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.
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".
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.
"Ученые-франкенштейны работают над созданием химеры, представляющей собой помесь человека с животным", - кричал один из заголовков в британской Daily Mail в мае 2016 года.
"Наука стремится разрушить барьер между человеком и животным миром", - говорилось в статье Washington Times, опубликованной два месяца спустя. Автор статьи утверждал, что вскоре разумные звери вырвутся на свободу из лабораторий.
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.
"Данная область знаний развивается очень быстро, - отмечает исследовательница Джанет Россант из Торонтского университета, стоявшая у истоков изучения химер. - Наше понимание биологии выйдет на новый уровень".
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 - Ред.).
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.
Взять, например, билатеральных (двусторонних) гинандроморфов, у которых одна сторона тела имеет признаки мужского пола, а другая - женского. Подобные существа по сути представляют собой результат слияния двух разнояйцевых близнецов.
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.
Существует вероятность, что вы и сами - химера, поскольку, по данным научных исследований, по меньшей мере 8% неоднояйцевых близнецов на этапе эмбрионального развития абсорбируют клетки своих братьев или сестер.
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 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.
Метод Россант заключался в проведении сложной хирургической манипуляции, примерно через четыре дня после зачатия.
К этому времени оплодотворенная яйцеклетка уже превратилась в бластоцисту - сгусток внутренней клеточной массы, окруженной защитным слоем под названием трофобласт, который впоследствии станет плацентой.
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.
"Мы показали, что переход через межвидовой барьер возможен", - говорит Россант. Химеризм явным образом проявлялся в окрасе мышей: перемежающихся пятен белой и рыжеватой шерсти.
Даже с точки зрения темперамента эти химеры заметно отличались от особей-родителей.
"Мы получили очень странную смесь характеров, - говорит Россант. - Рюкюйские мыши очень неспокойны: чтобы они не убежали, приходится сажать их на дно ведра, а брать их следует щипцами, предварительно надев кожаные перчатки".
Лабораторные мыши ведут себя гораздо тише. "Поведение наших химер представляло собой нечто среднее", - отмечает исследовательница.
По мнению Россант, при сегодняшнем уровне развития нейробиологии подобные эксперименты могут помочь в исследованиях поведения разных видов.
"Можно было бы сопоставить поведенческие различия с тем, в каких отделах мозга химеры имеются клетки двух разных видов, - говорит она. - Мне эта область исследований представляется очень интересной".
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.
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.
"Я не знаю, насколько успешными оказались эти инициативы, но сама идея до сих пор жива", - говорит она.
Теперь же метод Россант планируется применить в рамках проекта, который теоретически может открыть новую страницу в регенеративной медицине.
На протяжении двух последних десятилетий ученые пытаются научиться выращивать в лабораторных условиях новые органы из стволовых клеток, способных превращаться в клетки тканей любого типа.
Считается, что у этой стратегии - колоссальный потенциал для развития трансплантологии.
"Проблема заключается в том, что хотя стволовые клетки очень схожи с эмбриональными клетками, они не являются абсолютно идентичными", - говорит Хуан Карлос Исписуа Бельмонте, сотрудник Института биологических исследований имени Дж. Солка в Ла-Холье, штат Калифорния.
Пока что стволовые клетки остаются непригодными для трансплантации.
Исписуа Бельмонте и ряд других исследователей полагают, что решение следует искать на фермах. Цель ученых - создать животных-химер для выращивания необходимых органов.
"Эмбриогенез широко встречается в природе, и в 99% его результаты положительны, - говорит ученый. - Мы пока не знаем, как воссоздавать его в лабораторных условиях, но у животных это получается очень хорошо, так почему бы не заставить природу работать на нас?"
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.
"Животное станет инкубатором", - говорит Пабло Хуан Росс из Калифорнийского университета в Дейвисе.
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.
"В среднем очереди на пересадку почки сейчас приходится ждать около трех лет", - объясняет Росс. При этом вырастить требуемый орган на заказ в организме свиньи можно было бы всего за пять месяцев.
"В этом заключается еще одно преимущество использования свиней в качестве носителей: они очень быстро растут", - объясняет ученый.
Межвидовые химеры могут найти применение и в фармакологии.
Нередко при испытании новых видов лекарств на животных результаты оказываются успешными, но при употреблении тех же препаратов человеком возникают неожиданные и нежелательные последствия. "В результате впустую тратятся время и деньги", - подчеркивает Исписуа Бельмонте.
Представим себе перспективы предлагаемого метода на примере нового лекарства от заболеваний печени.
"Если бы мы поместили внутрь свиной печени человеческие клетки, то уже в течение первого года работы над созданием препарата смогли бы определить, является ли он потенциально токсичным для человеческого организма", - отмечает исследователь.
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.
С точки зрения эволюции человек отличается от свиньи гораздо сильнее, чем крыса - от мыши.
Ученые по опыту знают, что в подобных случаях вероятность отторжения донорских клеток организмом носителя существенно возрастает.
"Необходимо создать особые условия для того, чтобы человеческие клетки выживали и делились [в организме свиньи]", - подчеркивает Исписуа Бельмонте.
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.
Впрочем, пока что основное препятствие, тормозящие исследования, - это этические соображения.
В 2015 году учреждение Департамента здравоохранения США "Национальные институты здоровья" ввело мораторий на финансирование экспериментов по созданию химер человека и животных.
Правда, впоследствии было объявлено, что запрет может быть отменен - при условии, что перед предоставлением финансирования каждый подобный эксперимент будет подвергаться дополнительной оценке.
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.
"Полагаю, что при исследованиях такой сценарий нужно учитывать и детально обсуждать", - говорит Россант. В конце концов, у ее химер действительно проявлялись черты темперамента обоих видов мышей. Создать человеческое сознание, запертое в теле животного - кошмарный сюжет, достойный пера Уэллса.
Исследователи спешат подчеркнуть, что можно принять определенные меры предосторожности. "Инъецируя клетки на определенной стадии развития эмбриона, мы, возможно, сможем избежать подобного риска", - говорит Бельмонте.
Еще один возможный выход - запрограммировать стволовые клетки на генетическом уровне на самоуничтожение в определенных условиях для того, чтобы избежать их внедрения в нервную ткань.
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.
"Чем больше человеческого удается привнести в подобные гибриды, тем более интересными они становятся, как с научной, так и с медицинской точки зрения", - говорит он.
"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: "Дело не в том, что ученые стремятся к созданию монстров… Исследование - это естественный развивающийся процесс, и сам по себе он не остановится".
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.
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.
"Если общество начнет рассматривать человека как совокупность способностей, то станет относиться к собственным членам, обладающими меньшим набором этих способностей, как к людям второго сорта", - предупреждает Эванс.
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.
Кому-то концепция межвидового химеризма может показаться отвратительной, но страдания людей с неизлечимыми заболеваниями ничуть не менее ужасны. Нельзя решать морально-этические проблемы лишь на основе инстинктивных реакций.
Каким бы ни было окончательное решение, необходимо иметь в виду, что его потенциальные последствия не ограничиваются научной сферой.
"То, как мы говорим о человеке в рамках данной дискуссии, может непреднамеренно изменить наш взгляд на самих себя", - пишет Эванс.
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."
Дэвид Робсон
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 апластической 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.
Новость отредактировал olqa.weles - 28-01-2012, 17:47
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.
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.
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.
