Было бы очень неплохо, если и у человека утраченные органы отрастали, словно хвост ящерицы
Но куда более известен другой пример – ящерицы, которые отращивают себе хвост, и тритоны, которые могут регенерировать глаза, лапы и хвост до шести раз.
Увы, человек этого бесценного свойства лишен. А не может ли современная наука помочь нам овладеть соответствующими механизмами?
При пересчете на жизнь человека процесс восстановления подобный тритоновскому мог бы занять у нас всего полгода. Однако разобраться до конца, каким образом тритон за месяц восстанавливает глаз, очень непросто. Ученые повторить его подвиги пока не могут. Но уже стало ясно, как он и ему подобные, это делают.
Начнем с самого начала – с рождения организма. Известно, что в ходе зародышевого развития клетки любого многоклеточного организма проходят специализацию. Из одних получаются, например, ноги, из других, скажем, мускулы, жабры или глаза. Так называемые Дох-гены дают команду как всему организму, так и конкретным органам развиваться по определенному плану – чтобы не получилось, что глаз вырастет там, где должна быть нога. У мушки дрозофилы 8 Дох-генов, у лягушки – 6, а у человека – 38. И выяснилось, что при регенерации тритон «вспоминает» свое эмбриональное прошлое, включая генетическую программу, которая активирует Дох-гены и восстанавливает удаленные или поврежденные ткани и органы.
Но глаз или хвост должен из чего-то возникнуть – не может же он регенерироваться из воздуха. У организма есть два пути – нарабатывать новые клетки, новый строительный материал либо пользоваться тем, что осталось после утраты органа. Выяснилось, что природа использует оба этих способа. «Кирпичами» для регенерации служат эмбриональные стволовые клетки. Так называют клетки эмбриона, которые в своем развитии просто не доросли до стадии специализации и, следовательно, способны под воздействием тех или иных факторов превратиться в клетки различных тканей и органов более чем двух сотен типов.
Причем при регенерации «старые» клетки тритона путем сложных манипуляций превращаются в сходные с эмбриональными. С ними в последнее время связано много споров. Дело в том, что для ученых главный источник эмбриональных стволовых клеток – человеческие эмбрионы. Биологи с большим энтузиазмом изучают свойства эмбриональных стволовых клеток: ведь в случае успеха эти клетки откроют совершенно новые возможности в хирургии и обеспечат восстановление тех или иных органов. Если в результате заболевания выйдут из строя какие-то группы клеток, пусть даже узкоспециализированных, то будет возможность их заменить.
И наши биологи в этих работах вовсе не на последних ролях. Скажем, академик Российской академии естественных наук Леонид Полежаев на протяжении десятилетий занимался проблемой регенерации костей свода черепа. Сначала ему удалось добиться регенерации костей черепа у собак и крыс. Затем совместно с медиками из Института нейрохирургии имени Н.Н. Бурденко АМН СССР попытались восстанавливать кости черепа у больных с травмами головы. При этом использовались костные опилки, которые «побуждали» кости человеческого черепа к регенерации. В результате область травмы полностью закрывалась новой костью. При помощи этой методики было проведено более 250 операций.
Недавно группа ученых из Токийского университета под руководством Макото Асашимы культивировала в специальном растворе витамина А тысячи эмбриональных стволовых клеток, варьируя концентрацию витамина. Низкая концентрация активирует гены, которые контролируют развитие глазной ткани, тогда как высокая концентрация запускает работу генов, ответственных за формирование органа слуха. Макото Асашима заявил, что таким образом целый лягушачий глаз можно получить за пять дней. Подобным, но более простым методом прежде были выращены и успешно пересажены лягушке новые почки. Животное-реципиент после этой операции прожило месяц.
А специалисты из токийского Университета Кэйо только что опубликовали отчет об успешном эксперименте по использованию стволовых клеток человеческого эмбриона для восстановления поврежденных тканей спинного мозга у обезьян. Как сообщил руководитель работ профессор Хидэюки Окано, исходные стволовые клетки были взяты у погибшего человеческого эмбриона с согласия родителей и одобрения университетского совета по этике. Затем эти клетки размножили в питательной среде и подсадили пятерым обезьянам (по 10 млн клеток каждой), у которых передние конечности были обездвижены в результате травмы позвоночника. У одного примата все опорно-двигательные функции вошли в норму уже через два месяца, а у остальных процесс восстановления продолжается.
В лаборатории Виктора Миташова успешно проведены опыты по восстановлению глаза тритона. А ныне исследователи готовятся к экспериментам по выращиванию сетчатки глаза человека.
Но вот о возможности выращивания целого глаза специалисты говорят осторожно. Их можно понять: слишком велика эволюционная пропасть между тритоном и человеком. Но с другой стороны, механизмы развития органов похожи, поэтому есть надежда, что когда-нибудь биологам удастся заставить травмированного человека, «впадая в детство», выращивать нужные органы – зубы, взамен выпавших, новые клетки печени, почек, поджелудочной железы, новые мышечные ткани для сердца, пораженного инфарктом миокарда.
Купим новое тело?
К 2045 году мы сможем купить себе новое тело, уверяют нас футурологи. На чем основаны их предсказания?
Армия ученых пытается найти средство продления жизни. Одни научились менять вышедшие из строя человеческие органы на донорские. Другие создали искусственное сердце, почки, легкие, вторглись даже в мозг. В итоге средняя продолжительность жизни людей за 200 лет увеличилась вдвое, вместо 40 лет многие стали доживать до 80.
Есть шансы продлить этот срок еще лет на десять. Но это, к сожалению, все, что сегодня обещает наука. Все последние проекты обретения бессмертия провалились. Волшебные антиоксиданты академика В.П. Скулачева пока лишь восстанавливают зрение животным. Открытый в 90-х годах ХХ века фермент теломераза, который позволяет клеткам быстро размножаться без старения, включает заодно и механизм развития онкологических опухолей. И продление молодости с помощью стволовых клеток тоже зачастую приводит к смерти от рака.
Не приблизил к бессмертию и проект по заморозке тел умерших с целью их воскрешения в лучшие для науки времена. Многие центры крионики в США ликвидированы, потому что сданные на хранение тела стали разлагаться.
Японские специалисты уже научились делать искусственные тела. Теперь бы к ним еще и человеческие мозги…
Сегодня осторожную надежду вселяют нанотехнологии. Как уже говорилось, ныне вовсю идет работа над созданием нанороботов, которые могут быть запущены внутрь каждой живой клетки, и станут управлять процессом старения и просто чинить те или иные органы по мере износа. Но жить с роботами внутри страшновато. Вдруг они взбунтуются и начнут переделывать организм по своему усмотрению?
Однако бессмертия тем, кто уже всего достиг в этой жизни, все-таки хочется. Им-то исследователи и предлагают вернуться к подзабытому было проекту – созданию киборгов по вашему образу и подобию. С амбициозным проектом выступила недавно созданная российская корпорация «Бессмертие». В нее вошли специалисты в области создания искусственных органов, бионических систем и систем, созданных для обмена информацией между мозгом и электронным устройством. Большинство ученых – из институтов Российской академии наук. Финансирует проект бизнесмен Дмитрий Ицков.
«Киборг – это синтез кибернетического и органического тел, рассказывает он. – В образе киборга вначале к нам придет не бессмертие, а улучшение качества и продление жизни. Слуховые импланты, искусственная сетчатка, биоуправляемые конечности, управляемые искусственные тела – копии для парализованных людей. Да и вполне здоровым людям такие копии тел позволят, например, побывать на дне океана, работать рядом с взбунтовавшимся атомным реактором, путешествовать без всякого риска на другие планеты… И лишь затем наука подойдет к главной цели – переносу сознания человека в полностью искусственный носитель из титана и силикона, способный превратить его в этакого сверхчеловека».
Автор этой идеи профессор А.А. Болонкин еще в середине 90-х годов обещал, что создаст таких Е-существ из чипов и сверхпрочных материалов. Однако понимания в России не нашел и уехал в США. Но и там пока особых успехов по этой части не добился. Американцы – народ практичный, а потому предпочитают финансировать те проекты, которые, по их мнению, можно реализовать в ближайшем будущем. В NASA более востребованным оказался проект орбитального лифта Болонкина, а также его идея перекрытия куполами целых городов в целях обеспечения в них оптимального климата и прикрытия от ракетного удара возможного противника.
Тем не менее и работы по созданию искусственных органов в мире понемногу идут. Например, создана рука, с помощью которой безрукий пациент Робин Экенштам может ощупывать предметы и ощущать даже легкие прикосновения. Такую возможность ему подарили итальянские специалисты, разработавшие бионический протез. Всемирно известен безногий южноафриканец Оскар Писториус, который бегает на своих титановых заменителях конечностей наравне с легкоатлетами-профессионалами!
В дальнейшем, как полагает Ицков, исследования по разработке искусственного тела человека пойдут одновременно по нескольким направлениям. Первое направление посвящено разработке искусственной копии человека, управляемой мыслью с помощью нейроинтерфейсов. Разработчики назвали это тело «аватар» – по аналогии с одноименным фильмом Джеймса Кэмерона, хотя планируемый результат больше похож на «суррогата» из фильма Джонатана Мостоу.
«Консерватизм подвел создателей “Суррогатов”, – отмечает Дмитрий Ицков. – Они дали негативный прогноз массового внедрения искусственных тел. Но суть технопроекта в фильме передана верно. Первый прототип “аватара” будет создан уже в течение ближайших четырех лет. Технологии, конечно, будут не на таком высоком уровне, как в фильме, но сам принцип возможности дистанционного управления копией человеческого тела через нейроинтерфейс будет реализован. К 2020 году такие тела будут запущены в серийное производство и станут так же доступным среднестатистическому человеку, как, например, автомобиль»…