Рождение химеры: зачем ученым гибрид человека и животного?
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, отмечает обозреватель BBC Earth.

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".

Самые известные из существующих ныне химер - те, что сидят на Соборе Парижской Богоматери
Самые известные из существующих ныне химер - те, что сидят на Соборе Парижской Богоматери

"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-х годах из двух разных видов мышей вывели гибридных химер
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.

Метод Россант заключался в проведении сложной хирургической манипуляции, примерно через четыре дня после зачатия.

Для создания химеры внутреннюю клеточную массу одного вида мышей ввели в эмбрион другого вида
Для создания химеры внутреннюю клеточную массу одного вида мышей ввели в эмбрион другого вида

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.

Для создания химеры внутреннюю клеточную массу одного вида мышей ввели в эмбрион другого вида
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.
"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.

Химера козы и овцы
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.

"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.

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.
Начиная с середины 1920-х годов, Иванов производил попытки искусственного осеменения самок шимпанзе человеческой спермой и даже попытался трансплантировать женский яичник самке шимпанзе по кличке Нора - правда, животное погибло, и эксперимент не удался.
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.


Некоторые ученые пытаются выращивать человеческие органы в организмах свиней
Некоторые ученые пытаются выращивать человеческие органы в организмах свиней

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.

Исследования по тематике гибридов человека и животных тормозятся из-за вопроса об их этичности
Исследования по тематике гибридов человека и животных тормозятся из-за вопроса об их этичности

"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.

В природе гибриды коз и овец встречаются очень редко
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.

"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.

В "Острове доктора Моро" животных превращали в "людей"
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.

"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."Автор: Дэвид Робсон
Источник: BBC Earth
Опубликовано 27 февраля 2017 | Прочтений 829

Комментарии
Периодические издания


Информационная рассылка:

Рассылка The X-Files ... все тайны эпохи человечества



Электронный журнал:

THE X-FILES...
Все тайны эпохи человечества