Мы с тобой одной крови: Как людям пересаживают органы животных

Американец Дэвид Беннетт страдал от неизлечимого кардиологического заболевания. Ситуация была настолько критичная, что мужчина не мог претендовать на трансплантацию человеческого органа или установку искусственного сердца. Так что Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) выдало разрешение на «сострадательное использование» свиного сердца накануне нового, 2022 года. Эту формулировку применяют тогда, когда экспериментальное лечение — единственный доступный вариант для пациента, столкнувшегося с опасным для жизни заболеванием. В начале января хирурги Медицинской школы Мэрилендского университета успешно провели операцию.

Теперь есть вероятность, что спустя время органы животных можно будет регулярно использовать для пересадки человеку. Это сократит очереди, в которых каждый год умирают тысячи тяжелобольных людей, ведь человеческих донорских органов просто не хватает всем, кто нуждается в трансплантации.

«Родственные» доноры

Пересадка людям органов, клеток и тканей животных называется ксенотрансплантацией. Еще в начале ХХ века несколько европейских врачей пересаживали почки коз, овец, свиней и обезьян людям. Все эти попытки были неуспешными: пациенты умирали вскоре после операции.

Тогда медики еще не знали, что наша иммунная система атакует чужеродные органы — даже человеческие. Поэтому перед трансплантацией врачи обязательно оценивают совместимость донора и реципиента. На органы животных иммунная система реагирует еще более агрессивно, чем на неподходящие человеческие. Это приводит к острому отторжению трансплантата.

Когда во второй половине ХХ века появились первые иммунодепрессанты — препараты для предотвращения отторжения, ученые снова заинтересовались ксенотрансплантацией. В 1960-х американский хирург Кит Реемтсма пересадил почки шимпанзе 13 людям. Большинство погибли через несколько недель после операции из-за реакции отторжения или инфекций. Но одна пациентка, 24-летняя учительница, прожила девять месяцев — какое-то время она чувствовала себя хорошо и даже вернулась к работе.

В 1960-х американский хирург пересадил почки шимпанзе 13 людям. Большинство погибли через несколько недель.

В 1984 году хирург Леонард Ли Бейли из Университета Лома Линда в Калифорнии пересадил сердце бабуина ребенку, родившемуся со смертельным пороком сердца. Девочка, которая была известна как Беби Фэй, прожила 21 день. Эта операция вызвала неоднозначную реакцию общества: многие обвиняли хирурга в неэтичности. Но она привлекла внимание к проблеме нехватки донорских органов для детей. Спустя год Бейли выполнил первую трансплантацию уже человеческого сердца ребенку.

Ученые выбрали приматов как потенциальный источник органов для ксенотрансплантации, поскольку они — наши ближайшие родственники. Лучшим вариантом считали шимпанзе из-за оптимального размера органов и хорошей совместимости групп крови с людьми. Однако эти животные вскоре были занесены в список исчезающих видов.

К тому же при использовании приматов существует повышенный риск передачи заболеваний. Ведь мы, как родственный вид, уязвимы перед их инфекциями — стоит только вспомнить ВИЧ, который передался людям от обезьян. Нельзя забывать и об этической стороне вопроса. Правильно ли убивать приматов ради человека?

Не только мясо

Свиней как потенциальный источник органов начали изучать в 1990-х годах. Этот вид и сейчас считается наиболее подходящим кандидатом для ксенотрансплантации. Преимущества свиней — большой приплод, короткий период созревания, низкий риск заражения человека своими инфекционными заболеваниями, а также наше физиологическое сходство. Кроме того, у свиней меньше «этический багаж», поскольку много людей регулярно употребляют в пищу свинину.

У свиней меньше «этический багаж», поскольку много людей регулярно употребляют в пищу свинину.

Первые эксперименты разочаровывали. Органы свиньи, пересаженные бабуинам, отказывали в течение нескольких недель, несмотря на иммунодепрессанты. В 1993 году хирург Дэвид Купер из Университета Питтсбурга в Пенсильвании обнаружил, что сверхострая иммунная реакция приматов, включая человека, направлена на один антиген свиньи — молекулу углевода, которая называется галактоза-альфа-1,3-галактоза, или сокращенно альфа-гал.

Первая генетически модифицированная свинья без альфа-гал была выведена в 2003-м учеными из Revivicor. (Именно эта компания впоследствии и предоставила сердце свиньи для пересадки Дэвиду Беннетту.) Недавно стали известны еще две углеводные молекулы, вызывающие острую иммунную реакцию, но Revivicor также вывела линию свиней, у которых все три опасных для ксенотрансплантации гена выключены.

До человека свиные органы пересаживали и бабуинам, однако наибольшая длительность жизни животного после трансплантации составила около шести месяцев. Команда ученых из Нью-Йоркского университета под руководством хирурга Роберта Монтгомери предложила другой подход для исследований. Так, в конце 2021 года медики провели две операции по пересадке свиной почки пациентам, у которых была зафиксирована смерть мозга. Хирурги присоединили свиную почку к кровеносным сосудам бедра. Сердцебиение, кровообращение и дыхательную деятельность поддерживали с помощью искусственной вентиляции легких. В течение 54 часов, пока длилось наблюдение, почка работала нормально. Врачи не обнаружили никаких признаков отторжения.

Вирусы в ДНК

Свиньи имеют один недостаток, который значительно подкосил исследования ксенотрансплантации в 2000-х годах. Тогда стало известно, что эндогенные ретровирусы свиней (PERV) могут заражать клетки человека в ходе лабораторных экспериментов. Эндогенные ретровирусы — это вирусы, встроенные в ДНК животного. Они безопасны для своего вида-хозяина, но способны активизироваться и вызвать заболевание у другого вида.

Большинство свиных вирусов, бактерий и грибков устраняют путем отбора неинфицированных животных-доноров, разведения поросят в стерильных и изолированных условиях. Но PERV входят в состав ДНК, и просто так от них не избавиться. Это стало возможным с появлением нового метода редактирования генома CRISPR-Cas9.

Первая свинья без ретровирусов родилась в 2017-м. Исследователи компании eGenesis назвали поросенка Лайкой в честь собаки-космонавта, вышедшей на орбиту Земли в 1957 году. Ученые вырезали с помощью CRISPR-Cas9 все 25 копий генов PERV. При этом другие гены не были задеты.

Первая свинья без ретровирусов родилась в 2017-м. Поросенка назвали Лайкой в честь собаки-космонавта, вышедшей на орбиту Земли в 1957 году.

Существуют разногласия по поводу того, должны ли органы свиньи быть свободными от PERV для успешной трансплантации людям. Возможно, такая модификация не нужна. На практике у приматов, которым пересаживали органы свиней, ни разу не зафиксировали инфицирование PERV.

Поставщик сердец

Компания Revivicor, предоставившая сердце генетически модифицированной свиньи Дэвиду Беннетту, в 2003 году отделилась от PPL Therapeutics, британской фирмы, которая в свое время прославилась овцой Долли. В 2011-м биотехнологическая компания United Therapeutics приобрела Revivicor за 7,6 миллиона долларов.

В декабре Revivicor получила одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов на использование ее свиней линии GalSafe (то есть они генетически модифицированы таким образом, чтобы не производить альфа-гал). Но Revivicor также выращивает небольшое стадо свиней с более тщательной генной инженерией. У этих животных уже целых 10 генетических изменений — все ради того, чтобы их органы лучше подходили для пересадки в тело человека. Так, исследователи компании выключили три гена, ответственных за быстрое отторжение органов свиньи человеческим организмом. Кроме того, ученые убрали еще один свиной ген, чтобы предотвратить рост ткани сердца, и добавили в ДНК животного 6 человеческих генов для улучшения совместимости донора и реципиента.

У животных уже целых 10 генетических изменений — все ради того, чтобы их органы лучше подходили для пересадки в тело человека.

Именно свинья из этого особенного стада и стала донором сердца для Дэвида Беннетта. За несколько часов до операции хирурги забрали сердце животного и поместили его в перфузионный бокс — инновационное устройство, которое омывает орган специальным раствором. Бокс, разработанный шведской компанией XVIVO, позволяет дольше сохранить донорское сердце и предотвратить его повреждения. Также медики использовали экспериментальный иммунодепрессант от фармацевтической компании Kiniksa Pharmaceuticals.

Пересадка свиного сердца Дэвиду Беннетту, безусловно, знаковый момент в истории ксенотрансплантации. Однако чтобы пересадка органов животных вошла в обычную медицинскую практику, могут понадобиться годы. Врачам необходимо собрать еще много информации, чтобы быть уверенными в безопасности и эффективности этого вида трансплантации.