Томас Моррис – Дело сердца. 11 ключевых операций в истории кардиохирургии (страница 83)

Полностью искусственное сердце, но другого типа, все-таки было недавно опробовано на человеке. Ален Карпентье, почти в 90 лет продолжающий заниматься инновациями, с помощью инженеров из французской авиастроительной компании Airbus разработал пульсирующее устройство с гидравлическим приводом, главная особенность которого — применение биологических материалов наподобие тех, из которых изготавливали протезы клапанов. В отличие от прежних моделей искусственного сердца, эта по своей конструкции повторяет естественную форму органа, а внутренние стенки устройства выстланы коровьим перикардом — эта биологическая ткань гораздо нежнее обращается с эритроцитами, чем применявшиеся ранее полимеры. Кровь проталкивается по организму с помощью мембран, которые пульсируют туда-сюда вслед за меняющимся давлением в силиконовом масле, которое перекачивает электромотор. Это устройство также стало первым аппаратом, автоматически регулирующим собственную скорость работы, — оно умеет определять, находится ли пациент в состоянии покоя или испытывает физические нагрузки. Так как мотор располагается внутри тела, то вместо громоздкого приводного модуля пациенту достаточно носить с собой небольшой аккумулятор. Искусственное сердце Карпентье впервые имплантировали в декабре 2013 года, и даже при том, что первые четыре пациента с тех пор умерли — двое из-за того, что некоторые детали устройства перестали работать, — полученные результаты были весьма обнадеживающими. На данный момент проводится более масштабное клиническое исследование.

Один существенный недостаток искусственного сердца, который по-прежнему вынуждает многих хирургов наотрез отказываться от его применения, — это его цена. Стоимость этих высокоточных устройств начинается от ста тысяч фунтов, и ни одна система здравоохранения в мире — будь то с государственным или частным финансированием — не сможет обеспечить ими всех нуждающихся. Где же тогда искать решение? Некоторые считают, что вылечить сердечную недостаточность помогут не машины, а животные с фермы. Ученые еще десятки лет назад пришли к выводу, что спрос на донорские органы, скорее всего, навечно обречен превышать предложение, и потому начали искать альтернативные источники. В 1960-х годах американский хирург Кейт Римтсма провел несколько успешных пересадок людям почек шимпанзе, и хотя первые попытки Джеймса Харди и Кристиана Барнарда были неудачными, сама идея казалась вполне осуществимой. Если удастся преодолеть определенные трудности, у ксенотрансплантации — пересадки человеку органов других животных — будет одно важнейшее преимущество: теоретически донорских животных можно будет разводить на специальных фермах, таким образом будет найден практически неиссякаемый источник органов для пересадки.

К сожалению, эта задача оказалась куда сложнее, чем можно было себе представить. Главной проблемой оказалось так называемое сверхострое отторжение. В 1960-х британский хирург Рой Кальн приступил к серии опытов на животных, в ходе которых трансплантировал собакам овечьи почки. Органы умирали в считаные минуты, «на глазах становясь темно-красными, коричневыми, фиолетовыми, а затем черными». Иммунная система быстро распознает клетки другой особи как чужеродные и начинает их атаковать — а если ткань и вовсе принадлежит представителю другого вида, то реакция организма становится еще более агрессивной. В 1980-х, когда исследования ксенотрансплантации стали набирать обороты, многие ученые полагали, что процесс сверхострого отторжения можно подавить, если брать донорские органы у животных, находящихся с человеком в тесном родстве, так как иммунная система наиболее ожесточенно атакует ткани с другой ДНК. Самыми очевидными кандидатами были павианы и шимпанзе, однако этим животным для достижения зрелого возраста нужен не один десяток лет, из-за чего разводить их было бы нецелесообразно. Более того, сердце даже самых крупных шимпанзе слишком маленькое, чтобы поддерживать кровообращение среднестатистического человека. В середине 1980-х годов Дэвид Купер — работавший тогда в Оклахоме британский хирург — заинтересовался возможностями ксенотрансплантации. Отказавшись от идеи использования органов приматов, он переключился на свиней. Каким бы странным это ни казалось, сердце свиньи чрезвычайно похоже на человеческое, кроме того, их легко разводить, и они полностью вырастают всего за год.

К сожалению, с сердцем свиньи тоже оказались связаны серьезные проблемы в плане совместимости. В своих первых опытах Купер обнаружил, что после пересадки сердца макаки павиану оно может спокойно проработать несколько дней или даже недель, прежде чем начнется процесс отторжения. Когда же он пересадил павиану свиное сердце, то его хватало лишь на несколько минут, после чего иммунная система примата полностью его разрушала. Выяснилось, что в организме приматов — в том числе и человека — вырабатываются антитела, нацеленные на борьбу с тканями свиньи, причем эта иммунная реакция не врожденная, а формируется в первые месяцы жизни. Было совершенно непонятно, зачем нам иммунитет против свиней, так как антитела обычно формируются против патогенов, которые организм воспринимает в качестве угрозы для себя. С какой стати иммунной системе младенцев учиться атаковать свиную ткань за месяцы до того, как они смогут питаться твердой пищей, не говоря уже про свинину?

После многих месяцев работы исследовательская команда Купера обнаружила, что эта иммунная реакция направлена не против самой свиной ткани, а против вещества, находящегося на поверхности клеток этих животных. Галактоза-альфа-1,3-галактоза — это сахар, который играет определенную роль в химических процессах организма всех млекопитающих, за явным исключением приматов — в том числе человека. Молекулы этого вещества также присутствуют в клеточных мембранах микробов, которые колонизируют наш кишечник вскоре после рождения, что объясняет, почему иммунная система человека вырабатывает против него антитела. В первые месяцы жизни наш организм учится распознавать сахар как признак чужеродных клеток и впредь начинает атаковать любые содержащие его ткани.

Попытки избавиться от этих клеток застопорились до 1992 года, пока небольшая биотехнологическая компания в Кембридже под названием Imutran не сообщила о серьезном прорыве. Она представила общественности генетически модифицированную — или же просто трансгенную — свинью по кличке Астрид. Ее ДНК было изменено таким образом, чтобы в клетках вырабатывался так называемый фактор ускорения распада комплемента (hDAF) — специфичный для тканей человека белок. Ученые надеялись, что так нашу иммунную систему удастся одурачить, и она распознает органы свиньи как человеческие, что, в свою очередь, предотвратит отторжение. В 1995 году компания объявила, что хирурги из больницы Папворт намереваются провести первую пересадку сердца от человека свинье уже в следующем году. Казалось, до начала эры ксенотрансплантации оставались считаные месяцы.

Но это ожидание, как выявилось в итоге, было ужасно преждевременным. Исследователи вскоре обнаружили, что иммунобиологический барьер был устроен гораздо сложнее, чем казалось вначале. А затем специалисты из другой области — микробиологии — подняли проблему, которая вообще поставила под сомнение реализуемость всей этой затеи: межвидовая инфекция. При пересадке свиных органов человеку есть риск попадания в кровоток пациента свиных вирусов, и последствия этого весьма непредсказуемы. Многие болезни, которые мы теперь считаем человеческими — в том числе ВИЧ, вирус Эбола и корь, — изначально появились у животных, а затем, преодолев межвидовой барьер, перешли к человеку. Таким образом, казалось, возникал реальный риск появления инфекций нового типа. Наибольшее беспокойство у специалистов вызывала группа микроорганизмов под названием «свиные эндогенные ретровирусы» (СЭР), избавиться от которых казалось совершенно невозможно, так как они — неотъемлемая часть генома свиньи. Опубликованные в 1997 году лабораторные исследования показали, что СЭР были способны заражать человеческие клетки при любой концентрации — во всяком случае, в пробирке. Никто не знал, будет ли это так же происходить и в живом организме и какими будут последствия. Подобные неудачи привели к тому, что многие утратили веру в реальность этого проекта, который совсем недавно выглядел столь многообещающим[35].

Ряд компаний отозвал финансирование ксенотрансплантации, и СМИ потеряли к этой теме всяческий интерес. Любопытно, однако, что как только все это выпало из поля зрения общественности, исследователям тут же удалось добиться значительного прогресса в решении проблемы отторжения. В феврале 1997 года команда ученых из Рослинского института в Эдинбурге представила миру Долли — восьмимесячную овечку, которая сразу же стала самым знаменитым представителем парнокопытных на планете. Ее клонировали из клетки молочной железы, взятой у другой овцы, — впервые эти специализированные клетки взрослой особи были использованы для клонирования млекопитающего. Ее рождение стало триумфом генной инженерии, так как стало ясно, что ученые вышли на новый уровень манипуляций с ДНК. Один из способов сделать ткани свиньи совместимыми с человеческими заключается в изменении их биохимии, а лучший способ добиться этого — переделать геном свиньи. Создание Долли дало понять, что подобное теоретически возможно.