По СМИ пробежала сенсация: органы свиньи удалось оживить спустя некоторое время после смерти. «Свиных» новостей в последнее время очень много, и это неспроста: похоже, что в ближайшем будущем донорскую печень или легкие люди будут получать именно от хрюшек.

Долгий путь

Идея использовать животных в качестве источника органов для человека витала в воздухе давно. Самая большая проблема с человеческими донорами – фактор времени, пациентам приходится годами находиться в листах ожидания, и далеко не все доживают до счастливого финала. Поначалу врачи попытались использовать самых ближайших «родственников» – приматов. Попытки пересаживать почки бабуинов и шимпанзе человеку начались в 1960-х, однако люди умирали из-за быстрого отторжения по непонятной причине.

Ален Шарпантье с 1964 года стал пересаживать пациентам аортальные клапаны свиней. И тут результаты оказались чуть более благоприятными, но все равно через полгода только 60% трансплантатов продолжали функционировать, а через год – всего 45%. Постепенно разобрались, что основная причина отторжения – специфическая реакция иммунитета на чужеродные ткани. Стали искать вещества, на которые она была наиболее бурной, и стараться убирать их из донорских органов. Так, Шарпантье и его коллеги выяснили, что в случае с клапанами это был глутаровый альдегид. Как только научились снижать его содержание в тканях свиньи, результаты улучшились. К 1970-м уже 77% пересаженных митральных, 89% аортальных и 96% трехстворчатых клапанов функционировали и через 5 лет после операции.

Идея использовать животных в качестве источника органов для человека витала в воздухе давно. Самая большая проблема с человеческими донорами – фактор времени, пациентам приходится годами находиться в листах ожидания, и далеко не все доживают до счастливого финала. Поначалу врачи попытались использовать самых ближайших «родственников» – приматов. Попытки пересаживать почки бабуинов и шимпанзе человеку начались в 1960-х, однако люди умирали из-за быстрого отторжения по непонятной причине.

Ален Шарпантье с 1964 года стал пересаживать пациентам аортальные клапаны свиней. И тут результаты оказались чуть более благоприятными, но все равно через полгода только 60% трансплантатов продолжали функционировать, а через год – всего 45%. Постепенно разобрались, что основная причина отторжения – специфическая реакция иммунитета на чужеродные ткани. Стали искать вещества, на которые она была наиболее бурной, и стараться убирать их из донорских органов. Так, Шарпантье и его коллеги выяснили, что в случае с клапанами это был глутаровый альдегид. Как только научились снижать его содержание в тканях свиньи, результаты улучшились. К 1970-м уже 77% пересаженных митральных, 89% аортальных и 96% трехстворчатых клапанов функционировали и через 5 лет после операции.

В России пересадка сердца требуется примерно 1500 пациентам в год, однако из-за дефицита донорских органов выполняется 300 операций

В 90-х годах прошлого века появились другие интересные подробности. Дэвид Купер и его коллеги выяснили, что в подавляющем большинстве случаев иммунитет человека реагирует на один­единственный свиной антиген, молекулу сахара под названием альфа-1,3-галактоза (альфа-гал). Для производства этого углевода необходим фермент альфа-1,3-галактозилтрансфераза, но, если заблокировать ген, за него отвечающий, реакция отторжения трансплантата будет очень слабой. Это дало надежду крупным биотехнологическим компаниям на скорое решение проблемы, так что с 1996 года Novartis, а за ней Genzyme и PPL Therapeutics стали вкладывать сотни миллионов долларов в работы по ксенотрансплантации. Начали с пересадки свиных органов приматам.

Но иммунная система оказалась намного сложнее, чем предполагалось, и бабуины с ксенотрансплантатами не жили дольше нескольких недель, даже когда исследователи смогли подавить выработку альфа-гал. Второй серьезной проблемой, особенно для регулирующих органов, был риск заражения. Даже если бы свиней можно было содержать полностью стерильными, геном свиньи изобилует десятками дремлющих свиных эндогенных ретровирусов, и исследования противоречивы в отношении того, могут ли они стать активными у людей. Новый вызов оказался слишком пугающим, и компании постепенно стали закрывать свои проекты. К концу XX века над ксенотрансплантацией сгустились тучи.

Тема ксенотрансплантации активно изучалась писателями, причем не только фантастами. Можно вспомнить «Остров доктора Моро» Герберта Уэллса, а также «Собачье сердце» Михаила Булгакова

Второе дыхание

Появление в начале XXI века инстру­мента CRISPR/Cas9, известного также как «генетические ножницы», за который Эмманюэль Шарпантье и Дженнифер Даудна получили Нобелевскую премию по химии в 2020 году, позволило с недостижимой ранее точностью и скоростью удалять обе копии гена, отвечающего за альфа-1,3- галактозилтрансферазу, причем еще на стадии эмбриона. Исследователи получили возможность «сделать» новую, генетически модифицированную, иммунологически инертную свинью за 150 дней (столько длится беременность у самки). Мало того, дальнейшее изучение генома свиней позволит полностью отказаться от медикаментозного подавления иммунного ответа у человеческих реципиентов. 

Интерес биотехнологических компаний к ксенотрансплантации вернулся, в мире стали появляться специальные свинофермы, где животных выращивали не в пищевых, а в трансплантологических целях. В Китае уже разрешено применение роговиц, «выращенных» таким способом, – с апреля 2015 года. В Германии и США идут подготовительные работы. Сердце и легкие, почки и печень, кожа и поджелудочная железа – все эти органы от генетически безопасной свиньи прекрасно подходят человеку (см. таблицу).

Трансплантационное «меню» свиньи

Роговица	Одобрена для пересадки в Китае с апреля 2015 г.
Сердце	Бабуин с пересаженным сердцем прожил 3 года
Легкие	Создана «ферма» по выращиванию 1000 легких в год
Печень	По размерам и функции точно соответствует человеческой
Почки	После 6 генетических модификаций 4 месяца работали в бабуине
Поджелудочная железа	Проводятся КИ по введению бета-клеток в человеческую поджелудочную

КИ – клинические исследования.

В 2016 году большая международная группа экспертов сообщила о выдающемся результате: сочетание генетической модификации свиней-доноров с терапией химерным антителом бабуинов-реципиентов позволило прожить прооперированным приматам до 900 дней, что на сегодня является абсолютным максимумом. Да, требовалась специальная подготовка сердца – его некоторое время промывали питательным раствором, насыщенным кислородом, при температуре +8 °С. Да, бабуинам была нужна медикаментозная поддержка – им снижали артериальное давление, замедляли сердцебиение, «разжижали» кровь. Но это определенно было прорывом (см. схему).

В 2017 году другая группа исследователей смогла при помощи «генетических ножниц» решить проблему свиных ретровирусов, получив первых «чистых» поросят, безопасных для людей. И стало понятно, что применение технологии на людях – вопрос самого ближайшего будущего.

Одним из пионеров ксенотрансплантации в СССР можно считать В.П. Демихова. Самое известное его творение – двухголовые собаки, которых в рамках экспериментов было создано около двух десятков

Предлагаем почку и сердце

Два знаковых события произошли в 2021 году. Сначала в октябре хирурги из Нью-Йорка подключили к бедренным сосудам женщины свиную почку. Пациентка долгое время находилась в вегетативном состоянии, подошло время ее отключения от поддерживающей аппаратуры. Однако в своем завещании женщина просила использовать ее тело на благо науки. После консультации с родственниками было принято решение подшить к бедренной артерии и вене пациентки почку от генетически модифицированной свиньи, чтобы оценить возможность реперфузии донорского органа. Все получилось как нельзя лучше: 54 часа почка полноценно функционировала, фильтруя кровь и образуя вторичную мочу. Позже эксперимент повторили на еще одном аналогичном пациенте.

Затем в декабре 2021 года хирурги из Университета Мэриленда получили разрешение этического комитета FDA на необычную операцию: пересадку сердца от свиньи-донора с 10 генетическими модификациями человеку. У 57-летнего Дэвида Беннета была запущенная стадия сердечной недостаточности со сложной аритмией. Выбор на самом деле был простой: свинья или смерть. Беннет выбрал первый вариант. 7 января прошла успешная операция, позволившая продлить жизнь пациента всего на 40 дней, в марте он скончался. Тем не менее и ученые, и семья Беннета считают это настоящим чудом: еще год назад такое было невозможно в принципе. Технология показала свою состоятельность и на людях.

Исследования 2022 года, вызвавшие в СМИ и соцсетях настоящую бурю на тему «зомби-свиней», на самом деле касались важного вопроса: сколько времени может прожить орган после изъятия его у животного? Понятно, что вивисекцией никто заниматься не собирается, свинья усыпляется, но вот сколько времени есть потом в запасе у трансплантологов – этот вопрос оставался открытым. В итоге выяснилось, что технология экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО), помогающая спасать пациентов с массивным поражением легких при COVID-19, может полностью восстановить свиной орган, который не снабжался кровью несколько часов. Это отличные новости для всех, кто годами и десятилетиями стоит в списках ожидания: свиньи могут дать шанс, который еще лет 20 назад выглядел абсолютной фантастикой. Наука сделала его реальностью буквально на наших глазах.

Одна из важных генетических модификаций направлена на то, чтобы органы свиньи не реагировали на гормон роста, – только в этом случае они будут сопоставимы по размерам с человеческими

1. Reardon S. New life for pig-to-human transplants // Nature. 2015; 527 (7577): 152–154. 2. Mohiuddin M., Singh A., Corcoran P. et al. Chimeric 2C10R4 anti-CD40 antibody therapy is critical for long-term survival of GTKO.hCD46.hTBM pig-to-primate cardiac xenograft // Nat Commun. 2016; 7: 11138 (2016). 3. Farahany Nita A., Greely Henry T., Giattino Charles M. Part-revived pig brains raise slew of ethical quandaries // Nature. 2019; 568 (7752): 299–302. 4. Reardon S. First pig-to-human heart transplant: what can scientists learn? // Nature. 2022; 601 (7893): 305-306. 5. Parent B. Partially revived pig organs could force a rethink of critical-care processes // Nature. 2022; 608 (7921): 32–35.

Алексей Водовозов

Журнал "Российские аптеки" №10, 2022 г.