Выращивание и регенерация органов

Что касается вопроса о том, откуда же в далеком будущем возьмутся запасные органы, на него есть очень простой ответ: они возьмутся от нас самих!

Нам известно, что половые клетки — сперматозоиды и яйцеклетки, производимые нашими органами воспроизводства, содержат хромосомы, несущие нашу генетическую информацию, и что эти клетки, соединившись с клетками от другого пола, способны развиться в целого человека. Неспециалистам не так хорошо известно, что и сперматозоид, и яйцеклетка могут самостоятельно развиться в человека, хотя до сих пор это практически никогда не происходило. (119) Еще менее известно, что обычные соматические клетки (клетки тела), которые также несут хромосомы, потенциально могут развиться в целый организм. Несмотря на то, что они дифференцированы и специализированы, можно остановить и повернуть вспять их развитие, и, действительно, известны случаи, когда обычная клетка тела (в некоторых низших формах жизни) занимала место зародышевой клетки и вырастала в целый организм. (79)

Возможности, вытекающие отсюда, очевидны. Как только будет достаточно известно о факторах, определяющих рост и развитие организма, зародышевая клетка или обычная соматическая клетка, возможно, даже клетка кожи, будет взята из тела воскрешенного, и из нее будет выращен не целый организм, но необходимый орган или органы, нужные для починки. Отпадет нужда в подавлении иммунной реакции во время имплантации, поскольку это будет собственная ткань реципиента, а не донора. Вы сможете получить новое сердце, к примеру — ваше собственное, полностью такое же как старое, но молодое, сильное и готовое преданно качать кровь еще семьдесят лет[39].

Можем ли мы действительно быть уверены, что это произойдет? Не является ли управление ростом и развитием организма чрезвычайно запутанным и сложным делом? Ответим, как обычно, что проблема действительно сложна, но что среди экспертов преобладает достаточный оптимизм, и что уже достигнуты первые успехи[40].

Культуры тканей, рост клеток в пробирке или других искусственных условиях, конечно же, уже давно хорошо известны. Знаменитый доктор Каррел «поддерживал штамм клеток куриного эмбриона этим способом более тридцати лет (гораздо дольше, чем продолжительность жизни курицы, которая могла бы вырасти из этого эмбриона)... Понятно почему, эта линия клеток была названа „бессмертный“ штамм Каррела. Она погибла (из-за небрежности) во время второй мировой войны...» (87) Во многих опытах жизнь отдельных органов также поддерживалась вне тела животного в течение долгого времени, так что не нужно напрягать воображение, чтобы представить себе выращивание органов в пробирке.

Имея в виду несколько иной, но связанный с этой проблемой аспект, доктор Филипп Сикевиц (Рокфеллеровский институт медицинских исследований) сказал: «Я не буду удивлен, если еще при моей жизни нам станет известно в общих чертах, а иногда детально, как организм управляет своим ростом. А понимать означает воздействовать». (105)

Мы сможем ждать в наших вечных морозильных камерах во много раз дольше, если понадобится, но достаточный контроль над развитием органов может быть достигнут довольно скоро. Не обязательно, чтобы он был основан на полном теоретическом понимании, в значительной степени этот контроль может быть эмпирическим. Эксперименты, основанные на удачных догадках показали, например, что кожа эмбриона, подвергнутая на определенном этапе действию витамина A, разовьется в ткань эпителия кишечника, а в отсутствие витамина A она сформирует обычную кожу. (87) Другая потрясающая новость, показывающая как простые изменения в окружающей среде могут влиять на размножение и развитие, касается разведения шиншилл. Те, кто находился под обычными лампами дневного света, давали полностью мужское потомство; под синеватыми лампами дневного света почти все потомство было самками; при обычном дневном свете число самцов и самок в потомстве одинаково! (99) К этой конкретной новости нужно отнестись со скептицизмом, но кто знает?

Пока что мы разговаривали о выращивании органов в лабораториях, начиная с образца ткани или с одной клетки, а потом пересадке его в тело; но это не единственная возможность. Некоторые части тела могут быть выращены in situ[41].

Первые многообещающие первые шаги сделаны в отношении низших животных. Профессор Маркус Сингер из Корнуэльского Университета, воздействуя на нервные клетки, заставил взрослых лягушек отращивать ампутированные конечности, хотя обычно они не могут этого делать. Как говорит доктор Сингер, «очевидно, что есть определенный практический интерес к той возможности, что люди смогут когда-нибудь выращивать новые органы и ткани, которые они не могут выращивать сейчас». (98)

Взрослые люди могут регенерировать многие ткани (хотя не могут практически никакие органы). Во-первых, кожу; во-вторых, что удивительно и многообещающе, нервную ткань, по крайней мере, некоторых видов. В знаменитом случае с мальчиком, чья правая рука была отрезана под плечом в несчастном случае с грузовым поездом в 1961 году и пришита обратно доктором Рональдом Мальтом и коллегами из главной больницы Массачусетса, нервные клетки снова выросли в руке. Весной 1963 года лечение не было завершено, но клетки показывали рост со скоростью около одного дюйма в месяц. (81)

Другие новаторские эксперименты ведутся в Университете Нью-Йорка по заращиванию разрывов в человеческих нервах. Пациентам пересаживаются замороженные нервы от умерших доноров; предварительно эти нервы подвергаются действию радиации для ослабления иммунной реакции. По словам ученых, пересаженные нервы действуют около трех лет, восстанавливая работу и чувствительность мышц; постепенно пересаженные нервы умирают, но до этого регенерируют новые нервные волокна, которые постепенно заменяют пересаженные. (22)

С такими блестящими первыми результатами, с ускоряющимися темпами исследований и с оптимистичным настроем экспертов, кажется, не будет слишком преувеличенным ожиданием предположить, что и мозг рано или поздно можно будет восстановить, хотя понятно, что значительная часть оригинала должна сохраниться для преемственности памяти и личности.

Что несомненно произойдет, так это то, что более срочные исправления будут сделаны, пока оживленный все еще без сознания; новые органы и ткани будут либо выращены в лаборатории и имплантированы, либо постепенно регенерированы в самом теле. После того, как это будет сделано, он будет жив и гораздо здоровее, чем перед смертью — но он все еще будет старым.

Лечение старости

До сих пор в наших рассуждениях мы экстраполировали в будущее известные достижения. Но когда мы утверждаем, что старость будет излечима, что старческая слабость во всех ее проявлениях будет обратима, может показаться, что эти утверждения сомнительны. В конце концов, до сих пор не было достигнуто особых успехов в продлении человеческой жизни, за исключением статистического успеха, основанного на снижении детской смертности и искоренении заболеваний[42].

Тем не менее, теория и мнение экспертов снова дают достаточно оснований для оптимизма. По аналогии, можно сравнить предсказание семейного вертолета и предсказание межзвездного космического корабля. Предсказание вертолета консервативно; вертолеты уже существуют и не нужно особой храбрости, чтобы предсказать, что они постепенно станут безопаснее, дешевле и надежнее. С другой стороны, межзвездные корабли пока не строились и даже не планировались к строительству. Тем не менее, межзвездные путешествия скоро вполне могут быть включены в повестку дня; если необходимо, их можно организовать с помощью химического топлива и известных технологий, если имеется бесконечное терпение и бездонный кошелек. Однако, на практике мы уверены, что можем рассчитывать на новые открытия и совершенствование старых технологий. Межзвездные путешествия принципиально возможны, и практические трудности, безусловно, будут преодолены; точно так же обстоит дело с биологическим бессмертием.

Возможно, хотя и маловероятно, что продление жизни или даже бессмертие может быть получено с помощью какого-то «эликсира жизни», вроде тех, что время от времени появляется в новостях. В 1963 году сообщалось о докторе Поле Нихансе из Швейцарии, который лечит богатых старых пациентов сывороткой, приготовленной из клеток мертворожденных ягнят по 13 000 долларов за укол. (20)

Было еще много сообщений о возможных «сыворотках молодости», некоторые из которых сейчас изучаются. К примеру, в 1963 году Национальная Медицинская Ассоциация узнала о выдающихся результатах по укреплению состояния пожилых пациентов с помощью тироксина, гормона щитовидной железы. По словам экспериментаторов, воздействие на все системы организма было благоприятным, включая систему кровообращения, нервную систему и систему пищеварения. Эти исследования проводились доктором Чарьзом А. Брющем из Кембриджа, Массачусетс, и доктором Мюрреем Израилем из Фонда Исследований Сосудистой Системы, Нью-Йорк, которые работали с большим количеством пациентов. Они утверждают, что побочных эффектов у этого метода лечения нет даже при относительно высоких дозах, и что для обмена веществ в старости требуется эта дополнительная стимуляция, даже когда обычные тесты («основной обмен веществ» и «связанный с белками йод») говорят о нормальном функционировании щитовидной железы. (См., например, The Detroit Free Press, 20 августа 1963 г.)

Еще одно сенсационное сообщение было сделано в сентябре 1963 года доктором Робертом А. Уилсоном, гинекологом из Бруклинского Методистского Госпиталя в Нью-Йорке. По мнению доктора Уилсона, женские гормоны (эстроген и прогестерон), будучи дополненными специальной диетой, витаминами, минералами и упражнениями, могут принести очень большую пользу пожилым женщинам. Вторичные эффекты менопаузы устраняются; риск сердечных заболеваний и атеросклероза снижается; рак груди или половых органов становится менее вероятным; текстура и цвет кожи улучшаются; кости становятся менее хрупкими и пористыми.

Утверждается, что у некоторых насекомых есть определенный «ювенильный гормон», инъекция которого будет поддерживать их молодость. Хотя ничего подобного не было обнаружено у млекопитающих, в принципе, это тоже возможно.

Гораздо более вероятно, что прогресс постепенно принесет нам разнообразный набор теоретических и эмпирических знаний. Пока что появляются только первые фрагменты теории, поскольку на данном этапе мы лишь начинаем наблюдать все еще малопонятные и ограниченные явления, которые прежде были недоступны ни теории, ни эксперименту.

Электронный микроскоп, компьютер, формулы квантовой химии и другие инструменты теории и эксперимента теперь позволяют вести исследования на субклеточном уровне, изучать внутренние механизмы жизненных процессов. Биохимия и биофизика делают резкие движения во все стороны (в том числе, я полагаю, и назад).

Доктор Б. Л. Валле и доктор Е. К. Уакер недавно написали: «Молекулярная биология, родившаяся из клеточной биологии, как ядерная физика из атомной физики поколение назад, поставила серьезные вопросы, такие как природа здоровых и болезненных жизненных процессов, которые еще десять лет назад казались недоступными для эксперимента». (123)

Чтобы представить себе сверхтонкие исследования, проводимые сегодня, мы можем обратиться к фрагменту из довольно свежего отчета Фернандеса-Морана: «Электронный микроскоп может сегодня использоваться как мощный инструмент для контролируемого нанесения и наблюдения радиационных повреждений в избранных макромолекулярных областях гидратированных биологических систем... Увеличенная контрастность и высокое разрешение порядка 6—8 A было достигнуто при прямом изучении вирусных частиц, рибосом и других составных частей клетки». (32) Ангстрем, сокращенно A, это единица длины в одну стомиллионную сантиметра! Используя эти и другие методы, доктор Фернандес-Моран обнаружил «элементарную частицу», всего 80-100 A в диаметре, которую он считает базовым функциональным элементом митохондрии, которая представляет собой крошечные гранулы или палочки, находящиеся в цитоплазме или внешней части клетки. (31)

Что касается конкретно проблемы старения, было немало наводящих на размышления исследований. Для доктора Ф. М. Синекса, руководителя биохимического отделения Школы медицины Бостонского Университета, их было достаточно, чтобы сказать: «Нынешнее развития биохимии и биологии заставляет предположить, что на вопрос „Почему мы стареем?“ ответ может быть найден в обозримом будущем. [Некоторые гипотезы относительно природы старения наводят на мысль, что] предупредительная терапия... возможна». (108)

Следующий шаг после предупреждения — это лечение. Можно также отметить, что даже предупреждения дальнейшего старения пожилого мозга может быть достаточно; большинство из нас умирает с мозгом (в противоположность мышцам и железам) в достаточно хорошем состоянии. Однако, по всей вероятности, процессы старения в мозгу и теле окажутся обратимыми.

Есть довольно много предположений относительно причин биологического старения, и сейчас, не претендуя на методичность или, тем более, полноту, мы рассмотрим некоторые из них.

К числу основных непосредственных или косвенных причин смерти, обычно связанных со старостью, является атеросклероз, часто представляемый как «отверждение артерий»[43] подобное образованию ржавчины или окалины на стенках водопроводных труб. В последние годы немало внимания уделялось подозрению, что развитие атеросклероза обычно связано с употреблением в пищу насыщенных жиров, ведущим к повышенному содержанию холестерина в крови. Однако большинство ученых больше не поддерживает эту точку зрения. (113)

По правде говоря, очень забавно отметить, что именно ненасыщенные жиры могут оказаться опасными. По словам доктора Бернарда Л. Стрехлера из Национального Института Сердца, «... ненасыщенные жиры особенно склонны к перекрёстным химическим реакциям и образованию прочных связей, свойство, которое делает их очень полезными в лакокрасочной промышленности, но которое может быть очень вредным для биологических систем в долгосрочной перспективе. Перспектива постепенного накопления налета на различных внутриклеточных структурах весьма неприятна. Заставляет задуматься тот факт, что скорость накопления сердечного липофусцина [жирового пигмента] выше у японцев, в диете которых, между прочим, много ненасыщенных жирных кислот». (113)

Еще одна довольно старая теория говорит о том, что старение может быть результатом соматических мутаций, вызванных радиацией или другими причинами. Иными словами, изменения в генетической структуре клеток тела, вызванные космическими лучами, естественной радиацией из другого источника (или радиоактивными осадками от ядерных бомб), могут время от времени происходить случайным образом; поскольку мутации и изменения в большинстве случаев являются неблагоприятными, доля дефектных клеток повышается. Эта теория может привлечь внимание, прежде всего, потому, что животные, подвергаемые воздействию больших доз радиации, показывают симптомы, схожие с ускоренным старением. Тем не менее, эта теория была убедительно опровергнута Мюллером (79) и другими.

Одна из современных авторитетных теорий была выдвинута доктором Синексом, который полагает, что старение может быть связано с изменениями или распадом невосстановимых молекул протеина в коллагене[44], который является основной органической составной частью соединительной ткани. Вопреки популярному представлению, не все вещество, из которого состоит наше тело, постоянно заменяется и обновляется; это неверно для клеток и для молекул. Одни и те же клетки мозга функционируют на протяжении всей нашей жизни, и, по крайней мере, у крыс, одни и те же молекулы коллагена сохраняются на протяжении жизни или заменяются только частично. Если они получают химические, механические или тепловые повреждения, дело идет к закату. (107)

Еще одна идея предполагает, что с возрастом происходит «автоиммунная реакция»; грубо говоря, мы больше не можем себя выносить. Другая идея заключается в том, что различные подсистемы нашего тела время от времени перенапрягаются так сильно, что полностью восстановиться не могут; каждая такая часть похожа на мячик, который каждый раз отскакивает ниже, чем предыдущий раз, и в конце концов перестает отскакивать совсем. И так далее.

Суть в том, что многое уже известно, исследования ведутся по многим перспективным направлениям, и, как однажды сказал доктор Джозеф У. Стилл, «опыт медицины учит нас, что когда мы полностью понимаем химический процесс, мы можем управлять им и менять его. По этой причине, мы можем скептически отнестись к предположению, что „нельзя жить вечно!“». (111)

Доктор Стрехлер, специалист в области геронтологии, хотя и настроенный пессимистично относительно практической возможности покончить со старением (имеется в виду в сравнительно близком будущем), подтверждает: «Мне кажется, что не существует никаких изначальных противоречий, никаких неотъемлемых свойств клеток или многоклеточных организмов (животных, в том числе человека), которые препятствуют их преобразованию в бесконечно функционирующих самоподдерживающих индивидуумов». (113)

Если не будет придумано ничего лучше, можно будет использовать для омоложения методы «грубой силы». Это означает, что клетки мозга будут выращиваться в лаборатории, соответствующая информация будет «записана» на них, а затем они будут использованы для замены стареющих клеток. Конечно, это будет делаться постепенно, в течение некоторого времени, и даже тогда могут возникнуть мудреные философские вопросы; но эти вопросы мы отложим для последующих глав, поскольку они заслуживают более детального рассмотрения.

С другой стороны, по всей вероятности, такие методы «грубой силы» не потребуются, так как почти наверняка будут открыты более тонкие методы при условии, что мы не будем зря тратить время.

В недавней статье в New England Journal of Medicine было сделано следующее замечание с претензией на некоторую долю юмора: «Если бы сам возраст был окончательно объявлен смертельной причиной вырождения, бесспорно, были бы созданы общества, добивающиеся его отмены, финансируемые огромными федеральными грантами». (47) В каждой шутке есть доля правды, и именно это неизбежно произойдет, хотя нельзя точно сказать, будет ли финансирование частным или государственным. Доктор Стрехлер уже призвал к финансированию долгосрочной программы исследований в области старения, направляемой организацией вроде Национального Института Геронтологии. (113)

Не может быть серьезных сомнений относительно направления событий. Вы и я, воскреснув, можем проснуться все еще старыми, но вскоре мы будем скакать вместе с другими молодыми «самцами», не говоря уже о молодых «самках», наших женах.