В свою очередь, репродуктивное клонирование, если оно когда-нибудь войдет в обиход медицинских клиник, непременно будет связано с генной инженерией. Врачи станут не просто копировать человека, но еще и примутся улучшать его геном. В принципе за желанием клонировать человека скрывается именно стремление к генетическим манипуляциям над людьми, проводимым для того, чтобы получить оптимальное потомство.
Вряд ли копирование уже имеющегося индивида со всеми его дефектами, то есть второсортного образца, в будущем вызовет какой-либо интерес. В действительности мы имеем дело с началом «генетической селекции» человечества. Немецкий философ Петер Слотердайк, известный своими провокационными высказываниями, видит в клонировании шанс на «оптимизацию человечества».
Перед генетиками открываются необычайные возможности. Они могут встраивать в ДНК эмбриона самые разные гены, которые отвечают за выработку протеинов, способных, например, подавлять очаг раковой опухоли, убивать опасных микробов или замедлять процесс старения.
Американский биолог Ли Сильвер в книге «Клонированный рай» пишет, что «в 2350 году искусственные гены появятся в геноме 10 % американцев». Ученым это позволит генерировать одну необыкновенную идею за другой, спортсменам – показывать один рекордный результат за другим (разумеется, эти американские спортсмены никогда не будут обвинены в «генетическом допинге»).
Подобная идея, получившая название «позитивной евгеники», заставляет вспомнить знаменитую антиутопию Олдоса Хаксли «О дивный новый мир». Вот только если такая идея когда-нибудь воплотится на практике, это неминуемо приведет к созданию «двухклассового общества», состоящего из «сверхлюдей», имеющих возможность следить за генетикой своих детей и улучшать ее, а также «новых рабов», у которых не будет средств на эти дорогостоящие операции. К счастью, этой антиутопии мешают сбыться не только политические и юридические запреты. Главное, что сейчас чисто технически нельзя успешно клонировать человека. Но, может быть, со временем этот барьер падет и антиутопия начнет сбываться?
Трехмерная печать в медицине
Трехмерные принтеры преображают мир на наших глазах. Возможности 3D-печати кажутся безграничными. Едва ли не любой объект можно изготовить подобным способом – имелась бы только его цифровая схема.
Одной из важнейших сфер применения 3D-принтеров становится медицина. Так проще, например, штамповать коронки и зубные мосты, чем подолгу подгонять их, обтачивая и шлифуя. Пока подобные аппараты могут позволить себе лишь крупные стоматологические клиники, поскольку их стоимость слишком высока. Имеющиеся в продаже недорогие персональные 3D-принтеры не обеспечат нужной точности. Ведь коронки должны сидеть на зубах как влитые! Однако не пройдет и десяти лет, считают эксперты, как одни аппараты заметно упадут в цене, а другие – прибавят в точности.
Уже сейчас трехмерную печать можно использовать, например, в лицевой хирургии – для замещения костной ткани, утраченной при тяжелой травме. Так, в 2014 году британские хирурги, прибегнув к этому методу, восстановили лицо 29-летнего человека, который двумя годами ранее при падении с мотоцикла получил тяжелые переломы костей верхней челюсти, носа и обеих скул. С тех пор его лицо было так обезображено, что, выходя из дома, он вынужден был чем-нибудь прикрывать его. Однако операция всё исправила. В 2012 году одной бельгийской женщине заменили часть нижней челюсти протезом из титана и керамики, изготовленным при помощи трехмерной печати.
Очевидно, в будущем подобные операции станут производиться всё чаще. Со временем же запасные органы для человеческого тела будут изготавливаться с помощью 3D-печати из биологических материалов. Ученым уже удалось сформировать из материалов, присущих нашему организму, нормально работающую сердечную ткань, а также стенки кровеносных сосудов. Следующим шагом станет воссоздание органов тела. На каркас, имитирующий форму того или иного органа, будут послойно наноситься специально выведенные клетки, а также необходимые протеины, факторы роста и другие компоненты, без которых он не может нормально работать.
В Институте регенеративной медицины (США, штат Северная Каролина) удалось «отпечатать» подобным способом хрящевые части носа и ушной раковины, образцы мышечной ткани, а также кости. Сотрудники института уверены, что методом 3D-печати можно создать даже искусственные почки с их сложной клеточной структурой, позволяющей фильтровать кровь.
Разумеется, пройдут еще годы, прежде чем в распоряжении медиков появятся надежно работающие искусственные почки или поджелудочная железа, сделанные по этой технологии. Необходимо преодолеть немало трудностей.
И дело не в том, что для успеха операции нужно будет вырастить в лабораторных условиях клетки самых разных типов.
И дело вовсе не в реакции отторжения. Ведь, чтобы ее предотвратить, исследователи изымают отдельные клетки из организма самого пациента и размножают их. По прошествии нескольких недель в их распоряжении имеются уже миллионы клеток, из которых и будет воссоздан орган для последующей его пересадки.
Современный протез, в котором используется новейшая электроника
Самое трудное начинается, когда орган готов к трансплантации. Он должен срастись с биологическими структурами организма для того, чтобы он мог нормально функционировать. От точного воссоздания трехмерной структуры тончайших кровеносных сосудов и зависит успех операции. Ткани таких органов тела, как почки или поджелудочная железа, пронизаны многочисленными капиллярами. Всё это нужно научиться конструировать, прежде чем подобные операции станут чем-то обыденным.
Вообще, с помощью трехмерного биопринтера, разработанного учеными из Северной Каролины, можно всего за 5–8 минут воссоздать ушную раковину. Примерно сутки потребуются на изготовление прототипа искусственных почек. Правда, подобный принтер стоит более полумиллиона долларов, но можно предположить, что в недалеком будущем появятся региональные центры регенерации, которые станут снабжать все окрестные клиники органами для трансплантации.
Пока же полученные методами 3D-печати ткани наших органов тела интересны прежде всего фармацевтам, которые могут в течение многих недель испытывать на них действие новых лекарственных средств. Тем самым отпадает надобность в опытах над животными, которые в последнее время критикуются многими, тем более что примерно треть всех побочных действий выявляется не в этих опытах, а уже потом, во время клинических испытаний на человеке.
С каждым движением иглы трехмерного принтера на подложку, вплотную друг к другу, наносятся тысячи живых клеток. Это позволяет изготавливать самые разные биологические материалы, например ткани печени, почек, легких или мышц. Подобная ткань сохраняет жизнеспособность не менее 40 дней. Для лабораторных экспериментов – это целая вечность. Обычно клетки той же печени живут вне человеческого организма всего каких-нибудь 5–7 дней.
В конце 2014 года калифорнийская фирма «Organovo», один из пионеров в области трехмерной биологической печати, выпустила на рынок свой первый продукт: образцы ткани человеческой печени, квадратики с длиной стороны 3 миллиметра и высотой 0,5 миллиметра. Ее изделием сразу заинтересовались фармацевтические компании.
Живое сердце, мышцы, почки или печень из принтера? Еще недавно это звучало как фантазия, но на самом деле мы оказались на переднем фронте медицинских исследований. Трехмерная печать получит широкое применение в трансплантологии.
Упования очень велики. Трансплантология считается одним из важнейших направлений современной медицины. Только в США сейчас порядка 120 тысяч человек нуждаются в пересадке органов тела. Многим приходится месяцами, а то и годами ждать, когда появится подходящий для них донорский орган. Однако даже успешная операция приносит новые проблемы. У пациента могут наступить осложнения, так как его иммунная система начнет отторгать чужеродный орган.
В перспективе метод трехмерной печати мог бы многое решить. Ведь если зарядить принтер клетками, извлеченными из тела самого пациента, то он распечатает ткани органа тела, которые не будут отторгаться организмом больного.
Впрочем, до сих пор (по данным на конец 2015 года) ни фирме «Organovo», ни почти сотне других фирм во всем мире, которые специализируются на трехмерной печати человеческих тканей, так и не удалось создать с помощью принтера орган тела, который можно было бы сразу пересадить пациенту.
Главная проблема, уже упомянутая здесь вскользь, заключается в том, что не удается достичь нужной «васкуляризации». Вот что имеется в виду. Любой орган нашего тела представляет собой сложнейшую, необычайно плотную сеть из артерий, вен и капилляров, которые снабжают клетки организма кислородом и питательными веществами, а также выводят все ненужные продукты обмена веществ. Поэтому в большинстве органов клетки располагаются рядом с кровеносными сосудами, иначе им не выжить. Как правило, расстояние между клеткой и сосудом составляет всего 200–300 микронов. Вот именно такую ткань пока и не удается получить с помощью трехмерного принтера.
Но, как признают сами исследователи, даже несмотря на то, что мы продвигаемся вперед слишком медленно, это не перечеркивает наши надежды на то, что когда-нибудь мы научимся изготавливать органы тела методами трехмерной печати, и процедура эта станет такой же рутинной, как та, с которой мы начали разговор, – протезирование зубов.
На волшебных ногах к новым победам
Давно прошли те времена, когда единственной опорой и надеждой инвалидов была деревянная нога. В последние годы техника протезирования стремительно развивается. Используя самые современные материалы, инженеры и медики, разрабатывающие протезы рук и ног, стремятся как можно полнее воспроизвести функции утраченных частей тела.
«Надо следовать природе» – вот девиз, которого придерживаются изобретатели. Нужно досконально понять биомеханику человека, говорят они, и воссоздать ее особенности с помощью технических средств. Но здесь лишний раз приходится задуматься над тем, какая удивительная «машина» – человек! Как слаженны взаимные движения его костей и мышц, связок и сухожилий! Как чутко реагирует его нервная система на всё, что происходит вокруг! Так как же повторить всё это в точности, один к одному?