Почему органы свиньи подходят человеку

Опубликовано: 01.05.2024

Пересадка органов стала одним из величайших достижений медицины XX в., однако донорских органов для трансплантации катастрофически не хватает. В Европейском Союзе списки ожидания включают около 50 тыс. человек, и ежедневно 12 из них умирают, так и не дождавшись подходящего донора. По данным российского Минздрава, подобная судьба ожидает и около 60% россиян, которым требуется трансплантация органов. Так как создание «органов из пробирки» – дело неблизкого будущего, самый реальный на сегодня выход – использовать для трансплантации органы животных

Откуда берутся органы для трансплантации? Иногда от живого донора: таким образом можно пересадить реципиенту, например, часть печени, почку либо костный мозг. В других случаях используют так называемое посмертное донорство, после того как у донора констатируют смерть головного мозга либо необратимую остановку кровообращения. Однако донорских органов не хватает, так как многие не готовы дать согласие на посмертное донорство, а при трансплантации необходимо к тому же учитывать иммунную совместимость донора и реципиента.

Неудивительно, что еще в начале 1960-х гг. делались попытки пересадить человеку органы шимпанзе – один из таких пациентов прожил девять месяцев после пересадки почки. Но уже тогда было понятно, что шимпанзе, которые сами находятся на грани вымирания, не хватит на всех нуждающихся. Попытки использовать в качестве доноров павианов, не говоря уже о других млекопитающих, потерпели неудачу из-за быстро развивающейся реакции отторжения.

Однако в конце 1980-х гг. появились новые иммунодепрессанты, позволившие более эффективно сдерживать развитие иммунного ответа на трансплантат. Возродился и интерес к ксенотрансплантации, пересадке человеку органов животных. И к середине 1990-х гг. ученые сошлись во мнении, что наиболее подходящим донором являются свиньи. Большинство тканей и органов этих животных сходны с человеческими как по структуре, так и по функции. Правда, обычные домашние свиньи и, соответственно, их органы слишком велики для человека. Поэтому специально для целей трансплантологии были выведены миниатюрные свиньи. К тому же свиней легко разводить, поэтому, к примеру, при внесении в геном свиньи тех или иных изменений возможно путем простого скрещивания получать генетически однородные линии животных, которые могут давать универсальные органы для трансплантации.

Гёттингенский мини пиг – порода миниатюрных свиней, выведение которой началось еще в 1960-х гг в Институте селекции животных и генетики при Университете Гёттингена (Германия). https://commons.wikimedia.org

Основное препятствие на пути «свиного» донорства – сильное отторжение ксенотрансплантатов свиньи иммунной системой человека. Однако преодолеть тканевую несовместимость позволяют достижения в области редактирования генома, в первую очередь системы редактирования CRISPR/Cas. С их помощью иммунные характеристики животных можно приблизить к человеческим. Так, уже созданы свиньи, в геноме которых отсутствуют определенные белки-антигены, вызывающие иммунные реакции в организме человека, либо, наоборот, производятся некоторые полезные человеческие белки.

Все это позволило улучшить приживаемость трансплантата свиней – пока, правда, только в экспериментах на приматах. Например, относительно успешно были пересажены островки Лангерганса поджелудочной железы, вырабатывающие гормон инсулин. Но в конечном итоге эти трансплантаты были отторгнуты, несмотря на сильную иммуносупрессию. При пересадке свиной почки несколько животных «продержались» больше года. Не исключено, что уже в ближайшем будущем такую ксенотрансплантацию будут делать тяжелым пациентам, у которых мало шансов получить почку от донора-человека.

Есть и еще один подход к проблеме отторжения органов животных – снизить реакцию иммунной системы человека на чужеродные антигены, чтобы последние воспринимались как «свои». Добиться этого можно двумя путями. Например, частично убить костный мозг человека донора, и вселить туда кроветворные стволовые клетки свиньи. Впоследствии потомки донорских клеток заселяют тимус, где происходит созревание и иммунологическое «обучение» T-лимфоцитов, в результате которого иммунные клетки, способные атаковать собственные белки организма (а в данном случае и организма свиньи), погибают. Также можно пересаживать только свиной тимус, освобожденный от зрелых Т-лимфоцитов – процесс будет аналогичным.

По мнению ученых, сочетание генно-инженерных модификаций животных-доноров с повышением толерантности иммунной системы человека позволит добиться реальных успехов в ксенотрансплантации. Правда, есть и более безопасная альтернатива – биоинженерные органы, при создании которых стволовыми клетками пациента заселяется либо соединительнотканный каркас настоящего органа, освобожденный от клеточных элементов, либо каркас, полученный с помощью трехмерной печати, Но такая трансплантология делает пока лишь первые шаги.

Трансплантология достигла невиданных успехов. Органы для человека выращиваются в теле… свиней. Нет очередей на пересадку, нет смертности из-за неработающих сердца, печени, почек. Это же мечта!

Действительно, это только мечта. Ученые всего мира пытаются решить проблему нехватки донорских органов для человека. И одним из потенциальных решений может стать выращивание органов в теле свиньи. Дело в том, что основные органы поросенка и человека очень схожи. Например, разница между весом сердца свиньи и человека составляет всего 20 граммов (человеческое легче), это при том, что внешне они очень схожи. На 10 граммов меньше весят и легкие человека. Особо не отличаются разницей в весе почки и печень. Строение почек, кстати, у свиньи и человека тоже очень схоже. Доктор математических наук из Института математических проблем биологии РАН Олег Кропоткинский уверяет, что свинья – самое похожее на человека создание на нашей планете. Даже функционирование некоторых систем у нас совпадает. К примеру, точно также кровь циркулирует по артериям, и так же преобладает правостороннее кровоснабжение. А одинаковый состав крови и формы поджелудочной железы позволили ученым производить свиной инсулин, который использовался для лечения инсулинозависимых больных. Есть сходство в строении челюстей и зубов, одинаково происходит ферментация пищи в пищеварительном тракте. Очень схожи строение глаза и острота зрения. Даже кожа свиньи, в отличие от подавляющего большинства животных на земле, способна загорать, как у человека.

«Однако не стоит обольщаться», говорит Олег Кропоткинский,- «достаточно взглянуть на геном человека и поросенка – и станет ясно: ничего общего. Ближе всего по геному к нам расположены шимпанзе. Затем идут гориллы, другие приматы, а после них… грызуны. Свиньи, что называется, даже рядом не стояли».

Профессор Дженни Грейвс считает геном сложнейшей головоломкой. В нем может найтись множество фрагментов, совпадающих между различными видами живых организмов, но это вовсе не означает, что эти организмы родственны.

Журнал Cell опубликовал результаты эксперимента, в ходе которого была сделана инъекция человеческих стволовых клеток в свиной эмбрион. После чего эмбрион был подсажен в матку свиньи. В течение четырех недель стволовые клетки превратились в несколько видов тканей, которые можно считать предшественниками сердца, печени и нейронов. Этот эксперимент окрылил международную группу ученых, проводивших его. Они всерьез заговорили о возможности выращивания в теле свиньи отдельных органов для последующей пересадки их человеку. Полученный эмбрион был назван химерой (в древнегреческой мифологии так называлось огнедышащее чудовище с головой и шеей льва, туловищем козы и хвостом дракона), то есть, состоящий из различных видов живых организмов. По мнению биоэтика из Школы общественного здравоохранения Университета Монреаля Вардита Равицкого, результаты данного эксперимента должны стать толчком для дальнейшего изучения химер и возможности воспроизводить на их основе то, что спасет миллионы человеческих жизней.

Справедливости ради следует сказать, что национальными институтами здравоохранения многих стран запрещено финансирование исследований химер человека и животных. По мнению некоторых ученых, стволовые клетки могут стать основой любого вида ткани, включая нервную систему, а отсюда недалеко до создания той же свиньи с человеческим мозгом, что категорически недопустимо по этическим нормам, принятым биологами всего мира. И все же такие эксперименты продолжаются. Один из них был проведен в Институте Солка в Калифорнии. Похоже, науку уже не остановить.

Кандидат биологически наук, заведующий лабораторией сравнительной геномики Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН Владимир Трифонов предпочитает говорить о более реальных вещах. По его словам, эксперименты по пересаживанию сходных с человеческими органов свиньи больным людям заканчивались летальным исходом. Организм отторгает чужеродный орган. Однако пересадка свиного сердечного клапана человеку уже практикуется. То же и с участками кожи. Кроме того, практикуется подключение на время печени свиньи к больному человеку, пока его собственная отдыхает и восстанавливается. Но это возможно лишь на короткое время, пока организм не успел распознать «чужака».

Доктор биологических наук, заведующая лабораторией анализа генома Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН Светлана Боринская утверждает:
«Чем больше мы изучаем геном животных и сопоставляем его с человеческим, тем больше понимаем, что нет такого животного, чьи органы можно было пересаживать больным людям. Но вот использовать какие-то их части, очень сходные по белкам с человеческими, вполне возможно. Кстати, для создания искусственной человеческой кожи используют стволовые клетки мышей, а не поросят, они ближе к человеческим», – говорит доктор биологических наук.

Haha

В настоящее время в США более 109 000 человек ожидают донорского органа. Однако в прошлом году было выполнено всего 39 718 трансплантаций. Тысячи людей умрут, прежде чем они получат необходимые им трансплантаты. Чтобы удовлетворить эту потребность, некоторые исследователи пытаются генетически сконструировать свиней, чтобы сделать их органы пригодными для людей. Предыдущие попытки трансплантировать целые органы животных людям не увенчались успехом, но инструмент редактирования генов CRISPR может приблизить эту идею к реальности. Рассказываем, почему ученые выбрали именно свиней, какие вообще критерии должны быть у животного, чтобы пересадка была возможной и насколько ученые близки к тому, чтобы сделать пересадку органов от животных людям реальной и повсеместной?

Проблема нехватки органов

Трансплантация органов была одной из историй феноменального успеха медицины второй половины 20 века. На протяжении десятилетий эта область была уделом нескольких смелых исследователей и клиницистов, которые часто привлекали внимание общественности, а теперь трансплантаци уже прочно вошла в современную медицину. С начала 1980-х годов сотни тысяч пациентов получили новые почки, печень и сердце. Другие органы (легкие, поджелудочная железа и кишечник) также обычно пересаживаются, хотя и в меньшем количестве. Клинические результаты этих операций показывало восстановление получателям всех органов.

К сожалению, сообщество трансплантологов не смогло удовлетворить спрос на донорские органы. Безусловно, за последнее десятилетие было отмечено увеличение доступности донорских органов. Но это объясняется увеличением числа «живых» доноров (в первую очередь почек, а в некоторой степени — печени и легких) и все более частым использованием донорских органов от мертвых, которые много лет назад считались непригодными.

Разрыв между потребностью в органах и доступностью органов продолжает увеличиваться, несмотря на большую общественную просветительскую работу по донорству органов.

Смертность в листе ожидания составляет 10 пациентов в день, и время ожидания пациентов для всех основных органов продолжает расти. Это приводит к тому, что ученые ищут новые источники донорских органов. Например, от животных. Успешно ли?

Эксперименты с трансплантацией органов животных

Трансплантация органов от человека к человеку существует только с 1950-х годов, и ученые работают над трансплантацией органов от животных к человеку — ксенотрансплантацией — почти столько же. В 60-х Кейт Реемтсма экспериментировал с трансплантацией почек шимпанзе людям. Большинство из экспериментов потерпели неудачу в течение нескольких недель, но одна женщина прожила девять месяцев. Большинство других попыток ксенотрансплантации, особенно сердца и легких, имели аналогичный успех. В 1984 году, в ходе одной из самых известных трансплантаций между видами, Леонард Бейли пересадил сердце павиана младенцу, Бэби Фэй. Сердце отказало через 20 дней, но год спустя оно стало воротами для первой педиатрической трансплантации сердца от человека к человеку. В 2015 году, с помощью генной инженерии, ученые, помимо сердца свиньи, сохранили живую и функционирующую почку павиана в течение 136 дней.

До сих пор межвидовые трансплантации невозможно было поддерживать бесконечно. Дело в том, что иммунная система человека построена так, чтобы отторгать чужеродные тела, в данном случае — органы.

В лабораторных испытаниях проблемы возникают, когда человеческая кровь перекачивается через органы свиньи. Согласно экспериментам компании Revivicor с трансплантацией органов свиней, которая, кстати, создала клонированную овцу Долли и сейчас активно раблтает в медленно развивающейся области ксенотрансплантации, иммунный ответ запускается естественными антителами, направленными против эпитопа галактозы, или той части клеток свиньи, которая определяет, могут ли антитела прикрепляться сами или нет. Поэтому компания работает над изменением этого эпитопа, добавляя в геном свиньи человеческий тромбомодулин, белок, покрывающий эти эпитопы. Это заставляет их казаться более «чеорвекоподобными», и, следовательно, у тела меньше шансов их отвергнуть.

Задача состоит в том, чтобы нацелить гены, которые отвергаются человеческим телом, а затем найти способы их редактировать. Бабуин, который выжил после трансплантации сердца, находился на тяжелом курсе иммунодепрессантов и умер, когда его прекратили. Но ученые не прекращают суои попытки.

Почему именно свиньи?

Свиньи генетически далеки от людей, но их органы имеют одинаковый размер, и их легко разводить, поэтому они стали мишенью для ксенотрансплантации или трансплантации органов или клеток, не относящихся к человеку, в человеческое тело. Клапаны свиней уже успешно используются при пересадке сердца.

Проблема пересадки органов от свиней

Органы свиньи по природе не совместимы с человеческими телами. Чтобы сделать их более подходящими, ученые, например, китайского биотехнологического стартапа, основанного пионером генетики из Гарварда Джорджем Черчем , доктором философии, использовали CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats — короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами) для одновременного внесения 42 модификаций в 13 генов свиней. Компания Qihan Biotech экспериментирует с различными редакторами генома с момента своего основания в 2017 году. Эта последняя версия, которую она называет «свинья 3.0», редактируется наиболее широко.

Изменения предназначены для предотвращения иммунного отторжения, свертывания крови, кровотечения и инфекции у реципиентов трансплантата.

Чтобы свиная почка, сердце или легкое могли сохранить жизнь человеку, необходимо обмануть иммунную систему человека, чтобы она не распознала, что она принадлежит к другому виду. Именно здесь на помощь приходит технология редактирования генов Crispr, позволяющая исследователям вносить целевые изменения в полный набор генов одновременно во многих местах. Технология CRISPR использовалась eGenesis для удаления из генома свиньи группы вирусов, которые, как некоторые опасаются, могут попасть в организм человека после трансплантации. Теперь они также работают над удалением маркеров, которые идентифицируют клетки как чужеродные, чтобы иммунная система человека не отклоняла их.

Компания сообщила о своих результатах в журнале Natural Biomedical Engineering 21 сентября.

«Это демонстрация силы», — заявил в интервью Future Human Джей Фишман, доктор медицинских наук, заместитель директора программы трансплантации в Массачусетской больнице общего профиля, который не участвовал в исследовании. «У нас не хватает органов для трансплантации. Теперь у нас есть инструменты, позволяющие манипулировать органами животных, пытаясь заставить эти органы работать».

Учитывая размер органов и функции, аналогичные человеческим, свиньи долгое время рассматривались как многообещающий источник для трансплантации органов человека. Но есть два основных препятствия на пути введения органов свиньи людям: быстрое иммунное отторжение и возможность заражения.

На поверхности свиных клеток есть молекулы, называемые антигенами, которые кажутся чужеродными для иммунной системы человека. В результате любой орган свиньи, трансплантированный человеку, вызовет тяжелый иммунный ответ, что приведет к быстрому отторжению. Клапаны сердца свиней обычно трансплантировали людям в течение десятилетий, но ткань свиньи «фиксируется» с помощью химикатов, так что клетки больше не живы.

В прошлом году врачи преодолели эту проблему с иммунитетом, когда они впервые пересадили генно-модифицированную кожу свиньи пострадавшему от ожога. Свиньи были специально выращены, чтобы предотвратить отторжение кожи. Хотя трансплантаты из кожи свиньи должны быть временными и в конечном итоге заменяются кожей собственного тела человека, они рассматриваются как ключевой шаг к клиническим испытаниям на людях, в которых используются целые органы свиньи.

Еще одним потенциальным препятствием для трансплантации органов свиньи человеку является тот факт, что свиньи содержат в своей ДНК семейство врожденных вирусов, известных как эндогенные ретровирусы свиней, или PERV. Эти вирусы могут передаваться человеку во время трансплантации, но их риск для человека до сих пор неясен.

В 2017 году Черч и другие, в том числе Лухан Янг, доктор философии, работавший в лаборатории Черча, сообщили о первом прототипе свиньи с CRISPR: свинье без PERV. Вторая версия, свинья 2.0, имела правки иммунной системы. Pig 3.0 (свинья 3.0) сочетает в себе все эти правки.

«Они довольно здоровы», — заявил генеральный директор Qihan Biotech. «Пока что они выглядят нормально с точки зрения их физиологии, фертильности и репродуктивной способности». По данным анализов крови, печень, сердце и почки отредактированных свиней функционируют нормально.

Компания, базирующаяся в Ханчжоу, произвела около 2 000 голов свиней 3,0 в Китае. Некоторым разрешили спариваться, и полученное потомство также несет те же генетические модификации, что и их родители.

Теперь вопрос заключается в том, действительно ли эти модификации делают органы свиньи более подходящими для трансплантации человеку. «Прыжок веры, который мы должны совершить, заключается в том, что теперь они будут производить органы, которые функционируют у людей», — говорит Фишман. «Но мы этого еще не знаем».

В целом, пока ясной картины о том, возможно ли это у ученых нет. Однако стремления компании Revivicor к созданию органов свиньи носит личный характер, отмечает Smithsonian Magazine. Мартина Ротблатт, основательница нынешней материнской компании Revivicor United Therapeutics, имеет дочь с легочной артериальной гипертензией, заболеванием легких, которое обычно заканчивается смертельным исходом. Единственный способ вылечить это — пересадка, поэтому она потратила время и деньги на трансплантацию органов и тканевую инженерию. Revivicor фокусируется на сердце и печени, а не на легких, потому что легкие больше подвержены влиянию иммунной системы. Они заявили, что хотят провести первую полную трансплантацию органов от свиньи человеку в течение десятилетия.

Мечта Ротблатт о том, чтобы Revivicor стала «сборочной линией» для новых органов, чтобы «они всегда были в достатке», — это просто мечта. Хотя достигнут значительный прогресс в том, как органы поддерживают свою целостность, до прямой трансплантации от свиньи человеку еще далеко.

«Иммунологические и патофизиологические проблемы, связанные с ксенотрансплантацией свиней … значительны и, вероятно, отражают тот факт, что прошло 80 миллионов лет с тех пор, как свинья и человек разошлись по эволюционной шкале», — написал Дэвид К.С. Купер, хирург из Томаса Э. Институт трансплантации Starzl при Медицинском центре Университета Питтсбурга, в статье 2012 года о ксенотрансплантации . «Поэтому, по словам [немецкого ученого] Клауса Хаммера, мы пытаемся „перехитрить эволюцию“».

Кроме перечисленных проблем с иммунитетом человека и межвидовыми инфекциями, ученым также нужно пересечь непростую моральную черту. Трансплантация сердца Бейли все еще вызывает споры, и есть опасения как по поводу информированного согласия со стороны пациента, так и по поводу благополучия животных. Группы по защите прав животных, как и следовало ожидать, выступают против разведения животных с целью извлечения их органов. Согласно MIT Technology Review, «последний раз, когда врач пересадил человеку сердце свиньи, в Индии в 1996 году он был арестован за убийство».

Тестирование органов от животных

Прежде чем отредактированные органы свиньи можно будет использовать на людях, их необходимо сначала протестировать на обезьянах, близких родственниках человека. По словам Янга, Qihan Biotech провела «десятки» пересадок органов от свиньи к обезьяне. Компания уделяет особое внимание почкам, поскольку потребность в них очень велика, но также проводит трансплантацию нескольких органов, чтобы изучить, как другие органы свиньи живут у обезьян. По словам Янга, последние изменения привели к менее серьезным иммунным реакциям у обезьян по сравнению с предыдущими прототипами свиней. Она отказалась сообщить, как долго выжили пересаженные обезьяны.

В 2016 году исследователи из Национального института здоровья США объявили, что им удалось сохранить живым сердце свиньи в павиане более двух лет, побив все предыдущие рекорды.

Ян и Черч также являются соучредителями eGenesis, партнерской компании Qihan Biotech в Бостоне, которая произвела более 100 отредактированных свиней, согласно MIT Technology Review. Но исследования на обезьянах дороги и вызывают споры в Соединенных Штатах, а китайские правила более благоприятны для исследований на нечеловеческих приматах.

Фишман говорит, что тот факт, что свиньи кажутся здоровыми и плодовитыми и имеют пометы нормального размера, является хорошим признаком того, что генетические манипуляции не повредили свиньям. Но CRISPR не идеален: одним из его хорошо известных побочных эффектов является то, что он может вносить так называемые «нецелевые» изменения — непреднамеренные изменения в других местах генома. Некоторые из этих небольших изменений ДНК, вероятно, безвредны, но другие могут иметь последствия для здоровья.

Риски и последствия

Когда Ян и ее команда использовали секвенирование генома для поиска нецелевых эффектов у отредактированных свиней, они обнаружили несколько непреднамеренных вставок и удалений. Эти непреднамеренные изменения произошли в «некодирующих» генах тех, — которые не содержат инструкций по созданию белков, необходимых организму. Ученые когда-то считали эту часть генома «мусорной ДНК», но теперь понимают, что эти области могут иметь важные функции.

Мухаммад Мохиуддин, доктор медицины, директор программы сердечной ксенотрансплантации в Медицинской школе Университета Мэриленда, который не участвовал в работе, предупреждает , что обширные модификации генов могут привести к аномалиям в органах животных.

Он также говорит, что для разных органов могут потребоваться разные генетические модификации. «Мы должны быть осторожны, чтобы не изменять больше генов, чем те, которые абсолютно необходимы, чтобы избежать неизвестных рисков».

Органы свиньи подходят человеку. Людям могут начать пересаживать органы свиней

Проблема нехватки донорских органов остро стоит во всем мире – пациенты могут провести в листе ожидания подходящего донора несколько месяцев или даже лет. Выходом может стать ксенотрансплантация – межвидовая трансплантация, пересадка людям не человеческих органов, а, например, органов свиней.

Они действительно могут стать самой подходящей заменой: органы свиней сходны с человеческими по размеру, а самих животных-доноров можно выращивать в больших количествах. Основная опасность, которая может возникнуть при пересадке, сопряжена с тем, что в геноме свиней содержатся фрагменты свиных эндогенных ретровирусов (PERVs), которые могут представлять потенциальную опасность для человека.

Джордж Черч (George Church) из США и Донг Ниу (Dong Niu) из Китая предложили способ инактивации ретровирусов в клетках свиней. Для этого они воспользовались технологией редактирования генома CRISPR.

Сперва исследователи продемонстрировали, что свиные ретровирусы действительно могут передаваться от свиней людям. После этого они создали карту расположения PERVs в геноме свиных фибробластов – клеток соединительной ткани. Всего они идентифицировали 25 ретровирусов, каждый из которых был деактивирован с использованием CRISPR.

Оказалось, что культивирование клеток, лишенных 90% ранее присутствовавших в геноме ретровирусов, было невозможным. Исследователям пришлось модифицировать процесс культивирования, добавив комбинацию из факторов роста и ингибиторов. Это способствовало клеточному росту даже при отсутствии в их геноме ретровирусов.

В ходе следующего этапа авторы получили эмбрионы, в геноме которых отсутствовали ретровирусы, а потом имплантировали их в матку свиней. У родившихся поросят в геноме не было никаких признаков PERV. Это значит, считают исследователи, что таким образом можно получить животных-доноров, органы которых будут безопасны для дальнейшей ксенотрансплантации.

Несмотря на то, что методика пока еще недостаточно отработана, в Японии, например, уже получено разрешение на проведение подобных трансплантаций. Известно и о некоторых операциях: в Китае пациентам с диабетом 1 типа пересадили свиные бета-клетки, а мужчине, терявшему зрение, провели трансплантацию роговицы этого животного. В обоих случаях операции прошли успешно и состояние пациентов улучшилось.

Органы свиньи подходят к человеку. Почему в качестве доноров органов используют свиней, а не шимпанзе?

…неуклонно растущая потребность в органах и тканях для трансплантации породила глобальную проблему. Одним из перспективных путей ее решения сегодня считают использование для пересадки человеку органов и тканей животных – ксенотрансплантацию. Но до последнего времени она рассматривалась только теоретически – казалось невозможным предотвратить отторжение таких органов.

Трансгенные поросята, светящиеся зеленоватым светом в темноте. В ДНК поросят был введен позаимствованный у медузы ген, синтезирующий флуоресцентный белок.
Источник: http://news.bbc.co.uk/2/hi/asia-pacific/4605202.stm

Действительно, если даже у хорошо подобранной человеческой пары донор–больной существует реальная угроза отторжения (кроме близнецов) пересаженного органа, и пациенту приходится всю оставшуюся жизнь принимать подавляющие иммунитет иммуносупрессивные препараты, то в случае животного и человека несовместимость много больше. В сущности, пока еще никто не знает, как в течение длительного времени будет функционировать в организме человека пересаженный чужеродный орган животного, даже если он приживется.

Правда, единичные относительно успешные попытки пересадки органов животных предпринимались. Так, в 1963 году К.Римстма пересадил человеку почку шимпанзе, которая функционировала в течение девяти месяцев. Позднее пробовали пересадить человеку сердце и печень приматов. Но результаты таких экспериментов не слишком обнадеживали. Дело в том, что при пересадке органа животного иммунологический конфликт начинается немедленно после операции и протекает от несколько минут до нескольких часов. В пересаженном органе происходят сложные морфо-физиологические изменения, в результате которых развивается отек, кровоизлияния, закупорка мелких сосудов и орган очень быстро погибает. …>

Чем эволюционно ближе животное-донор к человеку, тем вероятнее успешная пересадка органа. Однако множество причин сдерживает использование человекообразных обезьян для целей трансплантации. Это и ограниченное количество животных этого вида, и трудности выведения их в неволе в больших количествах, и невозможность обезопасить больного от инфекционных заболеваний донора, не говоря уже об этических проблемах, связанных с убийством обезьян .

Как ни удивительно, но нашлось животное, обладающее существенными преимуществами по сравнению с приматами. Свиньи широко распространены, их легко выращивать и содержать, их органы сходны с человеческими по размерам и физиологии, многие люди принимают факт изъятия свиных донорских органов, поскольку свиней выращивают как источник пищи для человека. По статистическим данным, в мире около 700 млн . домашних свиней, большая часть которых ежегодно перерабатывается в пищу и обновляется за счет высокой продуктивности свиноматок.

Открывшаяся возможность использовать свиней в качестве доноров органов для человека активизировала иммунологические, вирусологические, молекулярно-биологические, в том числе и генно-инженерные, исследования этих животных. Был выявлен механизм отторжения пересаженного органа свиньи, намечены пути его преодоления. Следующим этапом стало создание особых – трансгенных животных, клетки которых содержат, кроме собственных, еще и не свойственные данному виду гены. В организме таких животных вырабатываются белки, предотвращающие поражение пересаженного органа иммунной системой человека. Как это осуществляется на деле? Генно-инженерным (трансгенным) способом вызывают изменения в генетическом аппарате зародыша свиньи. Затем эмбрион внедряют в матку суррогатной матери, где и протекает беременность. У родившегося поросенка ткани по многим параметрам оказываются совместимыми с человеческими и не подвергаются острому отторжению.

Судя по всему, трансгенным технологиям в ксенотрансплантации обеспечено большое будущее. Становится возможным приживление и сохранение ксенотранстплантата без постоянного лечения в течение всей последующей жизни. Таким образом, благодаря раскрытию механизмов тканевой несовместимости и достижениям генной инженерии появилась реальная перспектива осуществления ксенотрансплантации. Возможно, генно-инженерная свинья и есть путь к окончательному решению проблемы. Британские эксперты предсказывают, что в ближайшие годы в мире будет более 300 свиноферм, работающих по программе пересадки органа.

Хотя главные трудности еще впереди, есть все основания утверждать, что проблема сверхострого отторжения ксенооргана может быть решена достаточно скоро и что мы сможем использовать свинью или другое млекопитающее в качестве неограниченного источника органов для человека.

В. Шумаков, А. Тоневицкий. Ксенотрансплантация: научные и этические проблемы. Журнал «Человек», 1999 г., №6.

Видео можно ли человеческие органы заменить свиными?

5 февраля начался год Свиньи, и это повод выразить наше уважение этим животным! Не только потому, что они милые (ладно, не все, а некоторые). Свиньи по целому ряду биологических признаков очень близки человеку, так что исследование свиней дает человечеству неоценимый материал для развития.

В этом гайде несколько ярких фактов о том, что связывает нас и их.

Как появилась домашняя свинья?

Человек впервые одомашнил свинью приблизительно 12 – 13 тысяч лет назад на Ближнем Востоке в районе Тигра. Изначально свиньи жили в полудиком состоянии, так они сейчас живут, например, в Новой Гвинее. Впоследствии домашние свиньи расселились вместе с человеком по всему миру.

Домашняя свинья (Sus scrofa domestica) – это с научной точки зрения подвид кабана.

Как использовать свинью?

Изначально человек одомашнил свиней исключительно с целью поедания мяса. В настоящее время в мире насчитывается около 100 пород домашних свиней. Однако с развитием науки и общества свиньи стали не только объектом питания.

Сейчас прекрасное обоняние и высокий интеллект свиней используют для поиска, например грибов-трюфелей.

Многие миниатюрные породы свиней стали наряду с кошками и собаками домашними любимцами. Сходство же в строении и функционировании организмов человека и свиней сделало их важнейшими лабораторными животными.

Что делают со свиньями в лабораториях?

Впервые лабораторных свиней стали выводить в Институте Хормеля Университета штата Миннесота в 1949 году. Лаборатории во многих странах мира не только используют свиней в качестве подопытных животных, но и работают над выведением новых миниатюрных пород.

В Европе самая крупная ферма по разведению мини-свиней геттингской породы расположена в Германии.

В России известны две породы миниатюрных свиней: мини-сибс, полученная в Новосибирском институте цитологии и генетики в 1969 – 1980 годах, и светлогорская, выведенная от скрещивания мини-сибсов и геттингской пород в 1974 году.

Говорят, что людям пересаживают свиные органы. Правда?

Так и есть. Основное направление, в котором используют свиней, – ксенотрансплантология, то есть в пересадке органов или частей органов одного биологического вида другому.

В медицине широко развивается отдельное направление, которое занимается трансплантацией частей органов свиньи человеку. Это вызвано прежде всего анатомо-физиологическим сходством этих животных с человеком, а также экономическими и этическими вопросами. Свиньи регулярно становятся донорами сердечных клапанов и частей суставов.

А еще как-то в медицине свиней используют?

Эти животные – идеальные объекты для исследования многих болезней. Многие сердечно-сосудистые заболевания, распространенные у людей, наблюдаются и у свиней.

Атеросклероз или отложение холестерина в сосудах развиваются практически одинаково в человеческом и свином организмах. Кроме того, у свиней язва желудка возникает примерно с той же частотой, что и у человека. На ее возникновение у свиней так же влияет и рацион питания. При этом объем секреции желудочного сока и его концентрация сопоставимы с человеческими.

Даже алкоголизм ученые стали изучать на свиньях. Дело в том, что алкоголь они тоже любят и без какого-либо принуждения употребляют, причем в больших количествах.

При этом через два-три года регулярных возлияний у животных развивается тяжелый алкоголизм, подобный человеческому. Впоследствии патологические изменения в организме ученые наблюдали не только у взрослых свиней, но и у их потомства.

Алкоголизм, говорите? Ну и чем еще мы похожи на свиней?

Свиней используют для исследования физиологии стресса, возникновения онкологических заболеваний, а также при изучении питания и ожирения. У свиней сходным с человеком образом с возрастом увеличивается подкожная жировая клетчатка.

Поросят используют для проверки и составления рационов новорожденных детей, а также для изучения протеиново-углеводного голодания.

А эксперименты на свиньях не опасны?

Действительно, в медицине это создает ряд проблем. Главные – как избежать заражения людей свиными болезнями, а также как преодолеть иммунный барьер для пересадки органов.

Только в 2017 году ученые из Университета Солка создали химеру – эмбрион свиньи, содержащий человеческие клетки.

Их было всего 0,001%, а эмбрионам дали развиваться всего 28 дней. В будущем подобные эмбрионы могут помочь создать технологию по выращиванию человеческих органов внутри животных.

Хочу еще больше знать о свиньях!

Мы тоже любим о них читать (и писать). Читайте гайд про Желтую земляную свинью и китайский Новый год, а также пройдите наш тест-оборотень. Он точно сблизит вас со свинками!

Читайте также: