Вирощувати людські органи у свиней. Що може піти не так?

Для стародавніх греків химера була зловісним істотою — частково лев, частково коза і частково змію. Перша химера, яку Хуан Карлос Исписуа Бельмонте створив у 1992 році була значно менш страшною: вона складалася з ембріональної кінцівки миші, прищепленої на крило курячого ембріона. У той час Бельмонте був молодим вченим, які працюють в лабораторії в Гейдельберзі, . Він був зачарований таємницями експресії генів — біологічними сигналами, які керують розвитком тварини — і чистим потенціалом ембріональних клітин.

Візьміть будь-хребетна: курку, свиню, людини. У зрілості вони виявляються зовсім різними організмами, але починають практично з одного і того ж. Бельмонте почав замислюватися: якщо мишача лапка може прижитися на курячому крилі, що ще може бути можливим? Як ще вчені можуть змінити сигнали, що визначають, яким стане істота?

чи Можна виростити з одного істоти інше?

Інтерес Бельмонте до гнучкості ембріонів був, у певному сенсі, особистому. Будучи дитиною бідних, малоосвічених батьків у сільській місцевості на півдні Іспанії, він був змушений на кілька років кинути школу, щоб утримувати сім'ю, працюючи на фермі. І тільки в підлітковому віці він повернувся в клас — і з цього моменту швидко перейшов від філософії (коханими були Ніцше і Шопенгауер) до фармакології і генетики.

До 2012 року Бельмонте став одним з видатних світових біологів, працюючи у власній лабораторії в Інституті Солка у Ла-Холье, штат Каліфорнія, і ще в одній своїй рідній Іспанії. Як і його колеги по всьому світу, він роздумував над тим, як використовувати новий потужний інструмент в арсеналі цієї дисципліни — платформу редагування генів CRISPR-Cas9. Після появи перших серйозних робіт по CRISPR, Бельмонте швидко знайшов собі мету. Тільки в США близько 100 000 осіб перебувають у черзі на трансплантацію органів в будь-який конкретний момент, і близько 8000 з них помирають щороку через відсутність донорів. На думку Бельмонте, CRISPR і химери можуть стати вирішенням. Він сподівався використовувати нову техніку редагування генів, щоб перетворити тіла великої худоби в інкубатори для людських сердець, нирок, печінки і легенів.

Пошуки Бельмонте почалися з досліджень на мишах. Використовуючи CRISPR, він і його команда видалили гени, які дозволили тваринам виростити декілька органів, включаючи очі, серце і підшлункову залозу. Замість того, щоб дозволити цим зміненим ембріонам миші розвиватися самостійно, вчені Солка ввели в суміш деякі стовбурові клітини щурів. Потім, клітини щурів замінили відсутні органи і тварини прожили нормальну мишачу життя. До 2017 року Бельмонте і його колеги перейшли до більш великим випробуваним. Вони ввели стовбурові клітини людини 1500 ембріонам звичайних свиней, потім імплантували ці ембріони свиноматкам. Протягом приблизно 20 днів деякі з них перетворилися в химер людино-свиней. Це був скромний успіх. Ембріони були більшою мірою свинячими, ніж людськими: на 100 000 свинячих клітин була людська 1. Але експеримент був успішним: це були перші химерні ембріони, створені шляхом злиття двох великих, віддалено пов'язаних видів.

Як і у випадку з мишами і щурами, Бельмонте планує використовувати CRISPR для відключення прагнення свині створювати свої власні органи, а потім заповнити пробіл людськими клітинами. Але другий крок — змусити людські клітини прижитися у свиней з більш високою швидкістю — виявився страшенно важким. «Ефективність мише-щурів дуже хороша. Ефективність людино-свиней не особливо висока. У цьому проблема». Сьогодні в лабораторії Бельмонте проводиться складний процес проб і помилок — вчені перевіряють, як різні клітини тварин і людини взаємодіють між собою, сподіваючись застосувати отримані відомості до химерам свиней і людей. Але навіть цей кропіткий процес, на думку вчених, за мірками попередніх років відбувається дуже швидко. З застосуванням традиційних методів їм би знадобилися «сотні років». Але завдяки CRISPR ми можемо дуже швидко збирати безліч генів і модифікувати їх.

Якщо CRISPR допоміг Бельмонте в його амбіціях, він також відправив його за адресою однією з найбільш тернистих етичних областей науки. Стародавні люди вважали химер поганою ознакою, і сучасні люди відносяться до них аналогічно — особливо, коли межа між людиною і твариною розмивається. У своєму зверненні 2006 року президент США Джордж Буш назвав створення таких гібридів одним з «найбільш кричущих зловживань у медичних дослідженнях». У 2015 році Бельмонте дізнався, що претендує на Pioneer Award, один з найпрестижніших і щедрих грантів Національного інституту охорони здоров'я. Потім виявилося, що по цій лінії роботу призупинили — з-за його робіт з химерами. У тому ж році НИЗ призупинив федеральне фінансування будь-яких досліджень, присвячених впровадженню людських стовбурових клітин, ембріони тварин, пославшись на необхідність вивчення етичних проблем. Рік мораторій пообіцяли скасувати, однак поки що фінансування немає. Бельмонте в кінцевому результаті отримав Pioneer Award, проте більшу частину експериментів зі свинями в Іспанії проводив за власний рахунок.

Джон де Во, директор відділення клітинної та тканинної інженерії в Університетській лікарні Монпельє у Франції, запросто являє найгірші сценарії з участю свинячих химер. Наприклад, якщо занадто багато людських клітин потрапить у мозок свині, то тварина теоретично може розвинути нові види свідомості ірозуму. (У 2013 році вчені з Рочестера, штат Нью-Йорк, ввели мишам клітини людського мозку — і миші виявилися розумнішими за своїх однолітків). «Було б жахливо уявити форму людської свідомості, замкнену в тілі тварини», говорить де Во. Що, якщо вчені ненавмисно створять свиню, здатну осмислити власні страждання, з почуттям моральної кривди? Навіть якщо б ви могли вбити тварину для вилучення його органів, з чим не погодяться багато активістів захисту тварин, безсумнівно, було б жахливо вбити істоту з людиноподібним інтелектом, щоб відняти у нього підшлункову залозу.

Бельмонте пропонує пряме вирішення цієї проблеми: потрібно більше CRISPR. Використовуючи редагування генів, за його словами, вчені зможуть запобігти колонізацію мозку свині людськими клітинами. Подібні втручання можуть перешкодити людської ДНК проникнути в зародкову лінію свині — щоб вона не передавалася майбутнім поросято-людям. Це ще один сценарій, який змушує биоэтиков кривитися. «У лабораторії є технології, які могли б допомогти нам уникнути цих етичних проблем», говорить Бельмонте.

Дослідження химер — лише одне з великих напрямків, які розробляються в лабораторії 58-річного Бельмонте з використанням CRISPR. Він і його команда також проводять безліч експериментів по эпигенетическому редагуванню — варіації CRISPR, яка модулює експресію генів, а не зламує саму послідовність ДНК. Завдяки цьому, повністю звертаються симптоми діабету, захворювань нирок і м'язової дистрофії у мишей. Можна сказати, вчені намагаються здолати сама старіння.

«Він розсовує межі того, на що ми здатні в даний час», говорить Хуан Пабло Росс, професор кафедри зоології в університеті каліфорнії в Девісі, який проводить експерименти з химерами на свиней і овець у своїй власній лабораторії. Обидва вчених зацікавлені у доведенні цінності редагування генів і створення химер. Росс робить ставку на те, що ми не можемо відмовитися від технологій, які дозволять нам вирощувати органи тварин, не чекаючи, поки черговий підліток загине в автомобільній аварії.

Але Бельмонте не поспішає, незважаючи на власну нетерплячість. Він вирішив знищити перші плоди химерних ембріональних свиней протягом першого триместру, не чекаючи, поки вони розвинуться в щось більш етично складне — незважаючи на той факт, що в Іспанії, де вони були вирощені, правила дозволили б Бельмонте убивати тварин у будь-який час. І він обережно ставиться до редагування генів у людей. «Нам потрібно дізнатися набагато більше, перш ніж використовувати CRISPR на людях», говорить він. «Я б поки не наважився винести його за межі лабораторії».

Прогрес має бути не лише в науці. Повинні бути також ґрунтовні дебати на тему редагування генів — і голос повинен бути не тільки вчених, але й у лікарів, громадськості та уряду. Де У погоджується: «Ейнштейн провів фундаментальні дослідження в галузі фізики. Але на рівні країни було вирішено застосувати ці результати для бомбардування Хіросіми — не на рівні вчених».

Бельмонте твердо впевнений, що сьогодні вчені знаходяться на порозі лікування хвороб, звернення назад старіння і порятунку життів за допомогою вирощених органів. Це може змінити нашу власну еволюцію, наш власний вигляд.

Ви згодні з ним? Розкажіть в Телеграме.