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.
К Рождеству 2001 года в исследовательском центре города Блэксберг, штат Виргиния, на свет появились пять здоровых поросят. Они выглядели совершенно нормальными, однако в одном аспекте они кардинально отличались от всех когда-либо живших до этого свиней. В их клетках отсутствовало вещество под названием альфа-1,3-галактозилтрансфераза — фермент, отвечающий за производство того самого сахара галактозы, который провоцировал сверхострое отторжение свиных органов иммунной системой представителей другого вида. Ученым из Питтсбургского университета удалось «отключить» гены, провоцирующие выработку фермента, лишив клетки свиньи способности вырабатывать этот сахар. Создание этих свиней стало важным шагом в борьбе с отторжением, и команда Дэвида Купера из Бостона впоследствии пересадила сердца нескольких таких свиней павианам. Двум вживили обычные свиные сердца, и сверхострое отторжение убило обоих животных в течение двадцати минут. Органы же генномодифицированных свиней не вызвали подобной реакции, и один из павианов прожил с новым сердцем полгода — это было значительное достижение по сравнению со всеми предыдущими попытками ксенотрансплантации сердца.
