Бабуин с человеческим сердцем

Фото: Matthias Rietschel / APN Photo / AP

Американские медики заявили об успешном завершении эксперимента по пересадке сердца свиньи бабуину

Александр Телишев

19 августа, 2014 20:05

7 мин

Медики из Национального института здравоохранения США провели амбициозный опыт, в рамках которого они пересадили бабуину сердце генетически модифицированной свиньи и успешно удерживали организм обезьяны от отторжения чужеродного органа больше года, что превысило предыдущий рекорд долгожительства имплантированных сердец более чем в два раза. Это достижение, как считают ученые, заметно приближает нас к возможности пересадки подобных генно-модифицированных «биозапчастей» человеку. О результатах исследования рассказывает пресс-служба Национального института сердца, легких и крови в Бетесде (NHLBI), где проводился этот эксперимент.

«До тех пор пока мы не научимся выращивать органы из искусственных тканей тела, что вряд ли произойдет в ближайшем будущем, ксенотрансплантация является вполне допустимым способом для решения проблемы хронического дефицита органов для пересадки. Несмотря на множество сложностей и неудач, последние генетические и иммунологические открытия помогли нам оживить эту идею и существенно продвинуть вперед прогресс в области пересадки чужеродных органов», — рассказал Мухаммад Мохиуддин из NHLBI.

Мохиуддин, сотрудники его лаборатории, а также представители корпорации Revivicor в течение нескольких лет работали над выведением породы свиней, чей геном был бы модифицирован таким образом, что их клетки не распознавались бы иммунной системой человека в качестве чужеродной ткани и не отторгались бы организмом. Подобную задачу достаточно трудно реализовать, так как многие гены, задействованные в формировании подобной реакции, часто являются критически важными для работы органа, из-за чего их нельзя просто так отключить.

Кроме того, создание подобных имплантируемых органов затруднено тем, что их невозможно проверить на практике, если не прибегать к опытам на добровольцах. Мыши с человеческой иммунной системой слишком малы для подобных экспериментов, а обезьяны, в том числе шимпанзе и другие ближайшие родичи человека, слишком сильно отличаются в этом отношении от людей. Кроме того, выращивание приматов с человеческими генами иммунитета вряд ли будет возможно из-за проблем этического характера.

По этой причине Мохиуддин и его коллеги проводили свои опыты по сложной, многоступенчатой схеме, позволявшей им обойти эти медицинские и социальные препятствия. Сначала ученые проанализировали геном человека и выделили несколько десятков генов, содержащих в себе инструкции по сборке клеточных белков и сигнальных молекул, которые иммунная система использует в качестве сигналов «свой-чужой». Затем они аналогичным образом изучили ДНК свиней, выделили в ней аналоги этих генов и сравнили их структуру с их человеческими двойниками. Подобные данные были необходимы молекулярным биологам для понимания того, какие гены животного следует заменить, а какие можно оставить в первозданном виде.

Удаление и вставка новых генов в ДНК млекопитающих — трудоемкий и долгий процесс, из-за чего ученые и сотрудники компании из Revivicor, специализирующейся на выращивании таких животных, проводили одновременно четыре эксперимента по выращиванию свиней с «человеческим» сердцем. В каждом случае биологи отключали ген GALalpha, помогающий клеткам производить молекулы одного из сахаров и отсутствующий в геноме человека и приматов, а также меняли структуру нескольких других генов, вызывающих реакцию отторжения.

После того как вырастало первое поколение поросят, авторы статьи пересаживали их сердца в брюшную полость бабуинов, подключая новый орган параллельно с сердцем самой обезьяны, что заметно снижало нагрузку на него. Подобный странный подход был необходим для того, чтобы сделать эту операцию максимально безопасной для примата и исключить влияние различных побочных факторов на процесс срастания второго сердца с кровеносной системой бабуина.

Из-за различий в иммунных системах человека и обезьян авторам статьи приходилось постоянно вводить в кровь приматов целый набор из созданных в их лаборатории лекарств, подавляющих работу только тех частей их иммунитета, которые реагируют на человеческие гены в сердце свиньи. Избирательное подавление иммунной системы бабуинов позволяло ученым решить сразу две задачи: во-первых, это продляло жизнь обезьянам и снижало нагрузку на их организм, а во-вторых, помогало медикам понять, какие из отключенных ими генов больше всего сигнализируют организму о чужеродности сердца.

Результаты этого эксперимента были абсолютно разными для всех четырех групп приматов, получивших сердца от разных пород генно-модифицированных свиней. Первая версия сердца была довольно неудачной — почти половина бабуинов погибла в первые сто дней эксперимента в результате различных осложнений и развития тромбов, хотя их вторичные сердца не были отторгнуты и продолжали биться даже в последние секунды перед смертью. Вторая и третья партия генно-модифицированных органов была еще хуже: все обезьяны погибли через тридцать дней после операции.

Четвертая партия трансгенных «биозапчастей» оказалась крайне удачной — лишь в двух случаях организм бабуинов отторг новый орган почти через год после начала опытов, а три сердца у обезьян продолжают биться. По словам авторов статьи, сила сокращений, их частота, толщина стенок желудочков и предсердий, и все прочие кардиологические параметры находятся в полной норме и сегодня. Ни в одном случае в сердце приматов из четвертой группы не возникали тромбы, являющиеся одной из самых характерных и опасных реакций отторжения. Как считают ученые, пересаженным органам было бы под силу в одиночку снабжать весь организм обезьян кровью, если бы это позволяла постановка эксперимента.

«Ксенотрансплантация может помочь решить нам проблему с постоянным недостатком органов для пересадки. Наше исследование показало, что мы можем значительно продлить время жизни таких органов на очень большое время, используя комбинацию из трансгенных сердец и препаратов, избирательно подавляющих работу иммунной системы. Используя собранные во время этих опытов данные, мы надеемся, что нам получится повторить этот успех в экспериментах "пожизненной" имплантации сердца. Это открывает дорогу для использования органов животных для пересадки в тело человека», — продолжает ученый.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе