Страница 44 из 50
Как мы уже видели в гл. 4, пересадка оказывается удачной только отчасти. Трудно найти органы, ткани которых были бы совместимы с тканями реципиента, что позволило бы избежать реакции отторжения трансплантата. Но представим себе, что органы можно будет "выращивать" отдельно, по заказу, причем вне организма и к тому же из собственных клеток реципиента. Такой орган был бы генетически идентичным организму реципиента и тем самым иммунная реакция против него исключалась бы. Такой путь открывает перед нами один из процессов генной инженерии, называемый клонированием (от греческого слова "clon", что означает "ветвь", "отпрыск" и подразумевает размножение путем черенков).
По образному сравнению одного из научных обозревателей газеты "Лос-Анджелес тайме", "клонирование в биологии можно уподобить процессу фотокопирования в производстве: это средство изготовления множества копий одного оригинала". Клонирование представляет собой форму генной инженерии, когда берется одна клетка, заключающая в себе полный набор генов организма, ее заставляют делиться до тех пор, пока не воспроизводится весь организм, из которого была взята клетка. Если, например, получить клон из одной-единственной клетки взрослого мужчины, то этот клон будет идентичным близнецом данного мужчины, полностью повторяющим его отпечатки пальцев, родимые пятна, белки и ДНК. А в результате орган, пересаженный от клонированного организма "оригиналу", не будет отторгнут.
Как мы уже отмечали, в каждой клетке содержится полный набор генов для воссоздания всего организма, только большинство из них попросту отключено. В 1969 г., исходя из предположения, что каждая клетка несет полную генетическую информацию, д-р Джон Гёрдон, в то время работавший в Оксфордском университете, приступил к экспериментам по переносу генетического материала из клеток взрослой лягушки в лягушачью яйцеклетку (икринку). Исследователь рассуждал так: если ядро взрослой клетки содержит все нужные гены, яйцеклетка обеспечит весь необходимый химический аппарат для дальнейшего развития.
Гёрдон поместил клетку, взятую из кишечника южноафриканской шпорцевой лягушки, под микроскоп и с помощью микропипетки (стеклянной трубочки тоньше человеческого волоса, присоединенной к отсасывающему устройству) проколол оболочку взрослой клетки и вынул ядро. Затем удалил ядро из яйцеклетки лягушки и заменил его ядром взрослой клетки. Ставя этот опыт, ученый хотел получить ответ на вопрос: "Сопровождается ли прогрессивная специализация клеток в процессе развития утратой тех генов, которые более не нужны клетке данного типа?" Иными словами, сохраняет ли, например, клетка кишечника гены, необходимые для создания клеток другого типа — скажем, клеток кожи, печени, крови? Гёрдон предполагал, что если гены не утрачиваются, можно получить клон лягушки путем пересадки ядра.
Почти сразу же после пересадки ядра из клетки взрослой лягушки икринка начала делиться; через несколько дней она превратилась в головастика, а еще через несколько недель — в лягушонка. Гёрдон создал несколько клонов лягушек, и все они жили, процветали и даже размножались. Исследователь показал, по собственному признанию, "что по крайней мере некоторые ядра из клеток кишечника несли в себе все гены, необходимые для дифференциации клеток всех типов". Тем самым он доказал, что клонирование осуществимо.
В первой серии экспериментов Гёрдона только 1,5 % всех попыток клонирования дали взрослых лягушек. Столь низкий процент объясняется чисто техническими причинами. Если большинство лягушек и не достигло полного развития, пояснял ученый, то вовсе не потому, что у них отсутствовали какие-то гены. В некоторых случаях икринки-реципиенты не выдержали повреждений, нанесенных при введении ядра микропипеткой. И действительно, хотя сама процедура клонирования относительно проста, травмирование яйцеклеток при пересадке ядра оказалось настолько серьезным, что большинство их от этого погибло.
Но для людей сложностей возникает куда больше. В отличие от лягушек люди не развиваются в яйцеклетках, находящихся вне организма матери: яйцеклетки человека проходят цикл развития в матке женщины, и они еще более хрупки и чувствительны к вмешательству извне, чем икринки лягушек. К тому же недостаточно просто внести генетический компонент клетки человека в яйцеклетку, из которой удален ее собственный набор генов; нужно еще поместить ее в утробу женщины или в искусственную матку. Обратная пересадка яйцеклетки человека чрезвычайно сложна. Известны только несколько случаев, когда такая яйцеклетка достигла полного развития. Дуглас Бевис из Лидского университета (Англия); успешно реимплантировал в матку нескольким женщинам яйцеклетки, оплодотворенные в пробирке, и женщины родили нормальных младенцев. Процесс реимплантации для клонирования не отличается от искусственного оплодотворения, и в настоящее время шансы на удачную реимплантацию невелики. Как подчеркивает научный обозреватель газеты "Нью-Йорк таймс", "из тридцати подобных попыток [только] три увенчались успехом".
Дополнительные сложности реимплантации заключаются в том, что матку необходимо подготовить точно к сроку при помощи определенных гормонов. Все эти гормоны уже имеются, но очень трудно ввести будущей матери точную дозу. Нелегко искусственным путем добиться того химического равновесия, которое позволяет зародышу человека через несколько дней после оплодотворения прикрепиться к стенке матки.
Не исключено, что настанет день, когда женщина обратится к врачу, у нее из яичника извлекут яйцеклетку, введут туда генетический материал из другой клетки и снова поместят яйцеклетку в матку женщины. Так женщина сможет родить свою или еще чью-нибудь точную генетическую копию.
Один из возможных будущих источников органов для пересадки — лимитированное (ограниченное) клонирование. Когда искусственное создание "выключателей", управляющих функциями клеток, станет реальностью, появится возможность клонировать отдельные органы. Сценарий (хотя пока только научно-фантастический) будет выглядеть примерно так.
Когда у человека по старости или в результате болезни какой-либо орган, например легкие, приходит в полную негодность, некоторое количество его генетического материала вводят в яйцеклетку. Больного погружают в "холодовый сон", а тем временем яйцеклетку помещают в искусственную матку из силастика. При помощи компьютера в матку вводится точное сочетание гормонов в нужной концентрации, что позволяет зародышу прикрепиться к пластиковой стенке. По мере развития плода в заменитель крови, питающий растущий организм, вводятся генетические репрессоры, которые выключают все программы развития, кроме, скажем, сердца, печени, почки или любого другого нужного для пересадки органа. Компьютер будет по-прежнему управлять концентрацией репрессоров в искусственной крови, и в сравнительно короткий срок в распоряжении медиков появится здоровое человеческое сердце, которое можно пересадить в грудную полость реципиента.
Поначалу новое клонированное сердце размером не более сердца ребенка будет использоваться в качестве "помощника", пока больной оправляется от пребывания в охлажденном состоянии и набирается сил. Через несколько месяцев больное сердце можно удалить, и новое сердце возьмет всю работу на себя. А так как новое сердце-клон из клетки самого, реципиента, оно не подвергнется отторжению, как сердце, взятое от трупа.
Другой сценарий для ограниченного клонирования еще проще.
Представим себе, что больной, страдающий сердечным заболеванием, подключен к аппарату сердце- легкие на длительный срок (сейчас это невозможно из-за разрушения форменных элементов крови). Участок сердца, пораженный болезнью, врачи удаляют, сохранив основу из здоровых клеток. В эти клетки введут "включатель" генов клеток сердца, который побудит их регенерировать новое сердце.