С развитием анестезии и методов асептики в девятнадцатом веке у хирургов появилась возможность предпринимать более амбициозные реконструктивные операции. Они творили настоящие чудеса, собирая по кусочкам тела, изуродованные травмой или опухолью, однако попытки заменить утраченную кожу донорскими лоскутами практически всегда оказывались безуспешными. Хирурги из России даже пробовали использовать кожу собак, лягушек и кур для лечения ожогов у людей, однако результаты всегда были плачевными. В 1880-х годах круг этих экспериментов расширился: ученые стали исследовать возможность пересадки эндокринной ткани — производящей гормоны железы, вроде щитовидной, яичников и яичек — от одного человека другому с целью лечения бесплодия, а также случаев гипотиреоза (недостаточности щитовидной железы). На рубеже веков, когда хирурги научились сшивать вместе кровеносные сосуды, перед ними открылась еще более волнующая перспектива: пересадка целого органа с его последующим подсоединением к собственной системе кровообращения пациента.
Первым человеком, продемонстрировавшим, что это была не просто нелепая фантазия, стал австриец Эммерих Ульман. В 1902 году он трансплантировал почку одной собаки в шею другой. Так как целью опыта была лишь демонстрация возможности подобной процедуры, собственные почки собаки-реципиента он оставил на месте. Шею же он выбрал потому, что ее вены и артерии расположены близко к коже, что значительно упрощало проведение операции. Он прикрепил донорскую почку к этим сосудам и вывел наружу мочеточник — выходной канал почки. Из отверстия капала моча, тем самым доказывая, что орган получал достаточно крови и добросовестно выполнял свои функции.
Несколько месяцев спустя Эммерих предпринял попытку вылечить женщину, которая страдала от почечной недостаточности, вживив ей в локоть почку свиньи, однако операция была обречена на провал. Но это не помешало продолжить попытки: француз Матье Жабулей пересаживал людям почки свиней и коз, а немец Эрнст Ангер брал для этих целей почки у обезьян. В 1906 году хирург из Нью-Йорка Роберт Таттл Морис объявил о, казалось бы, серьезном прорыве в трансплантологии. Четырьмя годами ранее он заменил пораженные болезнью яичники молодой девушки донорскими, и 15 марта эта пациентка родила здоровую дочку. Если оплодотворенная яйцеклетка действительно была выработана новыми яичниками, то это означало, что биологической матерью ребенка была женщина-донор, а не та, которая физически выносила и родила его. Большинство современных специалистов сходятся во мнении, что Моррис непреднамеренно оставил часть собственной ткани женщины, когда вырезал яичники, и что именно они и стали источником яйцеклетки. Так как анализ ДНК начали проводить лишь многие десятилетия спустя, не было никакого способа узнать, кто же на самом деле был матерью ребенка.
Больше всего из первых хирургов, занимающихся пересадкой органов, удалось добиться Алексису Каррелю. Будучи пионером сосудистой хирургии, он как никто другой обладал необходимыми навыками для проведения столь сложных операций, а его безграничная фантазия позволяла видеть возможности, которые другие упускали из виду. Вместе со своим коллегой из Чикагского университета Чарльзом Гутри он успешно удалил сердце маленькой собаке и прикрепил его к кровеносным сосудам на шее у собаки крупнее. Через час после операции сердце самопроизвольно забилось и продолжало биться еще два часа. Какие только эксперименты не проводили Каррель и Гутри в период между 1904 и 1907 годами! Они пересаживали легкие (как вместе с сердцем, так и без), почки, щитовидную железу и даже целые конечности. Самой эффектной стала операция 1908 года, в ходе которой Гутри создал двухголовую собаку, пересадив голову одного животного на шею другому. Пересаженная голова реагировала на свет и звуки и, казалось, отдавала себе отчет о происходящем, пока через три часа ее не усыпили.
Если некоторые ученые проводили подобные опыты с целью изучения функций отдельных органов, Каррель сразу дал понять, что видит в трансплантации серьезные перспективы в лечении различных болезней. Он указал на то, что возможности современной хирургии были, по большому счету, ограничены экстирпацией — радикальным удалением поврежденной болезнью ткани. «С другой стороны, — написал он, — когда экстирпация органа необходима, идеальным лечением была бы немедленная пересадка на его место органа здорового».
Это была совершенно невероятная идея, и она привлекла широкое внимание в 1907 году, когда Саймон Флекснер, директор исследовательского Института Карреля, сказал на собрании Американской ассоциации по развитию науки, что в один прекрасный день замена неисправных органов станет возможной. Пресса отреагировала с изумлением: «Возможна пересадка человеческого сердца», — гласил один из заголовков. Эти новости также вдохновили на создание, возможно, самого первого фантастического произведения про пересадку сердца — небольшого рассказа английского писателя Эдгара Джепсона под названием «Омоложение Беллами Гриста». По сюжету рассказа, пожилой американский поэт становится первым человеком, которому провели такую операцию. Доставшееся ему сердце обезьяны по кличке Моко настолько укрепило его здоровье, что и другие известные личности стали записываться на данную процедуру, так как их сердца были «изношены напряженным американским образом жизни». Вскоре, однако, начались проблемы — когда-то крайне серьезный поэт начал лазить по деревьям и сочинять стихотворения с заголовками «Ода спелому банану» и «Ореховая радость». Эти комичные последствия обозначили, однако, страхи многих людей, которые были по-прежнему убеждены, что сердце — это вместилище души и что получивший новое сердце пациент тем или иным образом приобретет характер донора.
После работы Карреля и Гутри в экспериментах по пересадке сердца последовала длительная пауза, и когда исследования в 1930-х годах возобновились, ученые уже всерьез задумывались о клиническом применении подобных методик. Мозг играет важнейшую роль в регулировании деятельности сердца, а также отвечает за его реакцию на эмоции и стресс. Возникающие в продолговатом мозге — участке мозгового ствола — сигналы передаются через пару нервов сердечной мышце, корректируя ее функции, в том числе — сердечный ритм. Группа ученых из клиники Майо в Миннесоте под руководством Франка Манна хотела узнать, как поведет себя сердце, если изолировать его от центральной нервной системы, и решили провести для этого пересадку сердца. В ходе экспериментов на собаках, проведенных в 1933 году, они брали сердце одного животного и пересаживали его на шею другому, подсоединяя магистральные сосуды к сонной артерии и яремной вене. Пересаженное сердце продолжало биться, однако никак не участвовало в кровообращении, так как собственное сердце собаки-реципиента оставляли на месте. Пересаженные таким способом сердца продолжали работать самое большее восемь дней. Манн справедливо заключил, что дело не в каких-то технических недостатках методики проведения данной операции, а в «некоем биологическом факторе» — несовместимости тканей донора и реципиента, которую необходимо как-то преодолеть, чтобы добиться продолжительной работы пересаживаемых органов.
Ученые никак не могли понять, почему пересаженные ткани так быстро отторгались. Правда, еще в 1902 году Эммерих Ульман заметил, что появление в организме чужеродных клеток «приводит к выбросу в кровь четырех ферментов, которые быстро разрушают пересаженную ткань». В 1941 году государственная комиссия, сформированная для изучения возможностей лечения военных ранений, попросила британского биолога Питера Медавара найти способ усовершенствовать методику трансплантации кожи, так как она была чрезвычайно нужна для лечения солдат с обширными ранами. Хотя методика широко применялась еще во время Первой мировой войны, хирурги никак не могли понять, почему результат столь часто оказывался неудачным. Медавар проводил опыты по пересадке кожи на кроликах и обнаружил, что если после неудачной трансплантации пересадить животному кожный лоскут от того же донора, то ткань отторгалась гораздо быстрее, чем в первый раз. Он сразу же понял, в чем было дело: это был классический адаптивный иммунный ответ. Иммунная система организма постепенно распознавала в первом трансплантате чужеродную ткань, и несколько дней спустя лимфоциты — белые кровяные тельца — начинали ее атаковать. Когда же угроза ликвидирована, лимфоциты начинают вырабатывать специальные антитела к донорской ткани, чтобы в случае повторного ее обнаружения отреагировать как можно быстрее — что и происходило, и вот почему повторная пересадка заканчивалась стремительным омертвением донорской кожи. Эта догадка была ключевой, так как наталкивала на способ решения проблемы: если каким-то образом подавить иммунную реакцию, то организм может перестать атаковать пересаженную ткань. Как только были найдены эффективные иммунодепрессанты, этот подход лег в основу всех последующих попыток трансплантации тканей и органов.
