Сходство организмов человека и свиньи

Будущее трансплантологии: почему свиньи станут главными донорами людей

Сходство организмов человека и свиньи

2018-05-23T17:50+0300

2018-05-23T17:55+0300

https://ria.ru/20180523/1521181608.html

Будущее трансплантологии: почему свиньи станут главными донорами людей

https://cdn22.img.ria.ru/images/151597/95/1515979569_0:105:3121:1876_1036x0_80_0_0_a8db027f12adcd486eb44a73ff388696.jpg

РИА Новости

https://cdn22.img.ria.ru/i/export/ria/logo.png

Валерий Спиридонов

https://cdn25.img.ria.ru/images/136225/41/1362254135_204:0:2652:2447_100x100_80_0_0_da1454f0f0d53a640938e64ed90d8110.jpg

Валерий Спиридонов, первый кандидат на пересадку головы, для РИА Новости

Свиньи в последние годы стали оплотом развития трансплантологии в современной медицине. Строение внутренних органов, состав крови и общие механизмы работы тела у них очень близки к аналогичным характеристикам людей. Особые надежды возлагаются на ксенотрансплантацию — пересадку органов и тканей свиней в тело человека.

Свиньи живут бок о бок с людьми практически момента появления цивилизации — первыми их одомашнили древние жители Китая и Анатолии, наладившие контакты с дикими кабанами. В современной экономике континентального Китая свиноводство продолжает играть одну из ведущих ролей.

Свиньи, как известно всем жителям России и практически любых других стран мира, имеют характерную, в целом не очень позитивную репутацию. Возможная причина укоренения стереотипов о “грязной” или даже “нечистой” природе этих домашних животных заключается в том, что и людей, и свиней поражают схожие паразиты и болезни.

Современные ученые и их предшественники, наоборот, считали эту черту свиней их главным плюсом, а не минусом. Уже в середине 19 века медики попытались пересадить роговицу глаза от свиньи к человеку, примерно за 65 лет до того, как нечто похожее удалось осуществить с чисто человеческими органами зрения.

На протяжении всего прошлого столетия роль свиней в медицине и трансплантологии продолжала плавно расти.

Ученые начали пересаживать и другие части их тела, в том числе фрагменты сердца и клапана сосудов, а сами свиньи стали служить источником инсулина, гормонов роста и других важных молекул, которые невозможно было получить иным путем до появления генной инженерии.

В 1994 году ученые пойти дальше — они пересадили клетки поджелудочной железы свиньи, производящие инсулин, в тело человека. Эксперимент завершился частичным успехом — клетки не умерли, но при этом они перестали производить инсулин. Это однако, дало надежду на то, что нечто похожее можно осуществить.

Свинья — друг и товарищ

Помимо этого, свиней сегодня используют в качестве своеобразных “подопытных кроликов” и живых систем лабораторной диагностики. Для подобной роли сегодня используются не обычные “мясные” породы свиней, а их миниатюрные собратья, так называемые минипиги, которые были выведены специально для научных целей.

Главный плюс таких свиней — их масса, плотность органов, их форма и соотношение площади поверхности тела максимально близки к человеческим показателям.

Сегодня минипиги используются для проверки лекарств от болезней Альцгеймера, бокового амиотрофического склероза, а их вклад в развитие иммунологии и генной инженерии просто бесценен.

К примеру, на карликовых свиньях медики и фармацевты проверяют сегодня работу вакцин, лекарств и прочих препаратов, которые, благодаря сходству в работе печени и других метаболических органов, ведут себя в их организме так же, как это происходило бы в теле человека.

Помимо “серьезной” науки, минипиги стали популярны и среди любителей домашних животных — сегодня существуют целые лаборатории и коммерческие компании, которые занимаются разведением декоративных пород этих свиней, в том числе и генно-модифицированных. Особенно популярными они стали в США и в странах Европы.

На данный момент в мире насчитывается значительное количество официально зарегистрированных пород карликовых свиней, для них сформированы обязательные по фенотипу стандарты пород, придерживаться которых обязаны все селекционеры и заводчики этих животных.

Первые же опыты по трансплантации органов свиньи в тело человека указали на главного “противника” таких методик лечения — человеческую иммунную систему. Сегодня подобные операции, за очень небольшими исключениями, приводят к тому, что обладателю “свиных” органов приходится принимать препараты, подавляющие иммунитет, на протяжении всей остальной жизни.

Ученые давно пытаются решить эту проблему иными путями. К примеру, год назад биологи попытались удалить те части ДНК свиней, которые вызывают реакцию отторжения, и заменить их на аналоги из генома пациента.

Первые результаты этих опытов оказались не слишком удачными — прижилось всего 7% клеток, однако сам факт их выживания указал на то, что это возможно.

Сейчас молекулярные биологи тестируют эти технологии на так называемых “химерах” — зародышах из клеток нескольких видов животных, в том числе крыс, мышей и свиней.

Недавно им удалось вырастить зародышей свиней с включениями клеток человека и грызунов, что еще раз подтвердило их реноме самого “человеческого” млекопитающего.

В будущем, подобные химеры могут быть использованы для выращивания человеческих органов в организме свиней. Они будут полностью совместимы с организмом человека и готовы к пересадке сразу после извлечения из тела животного-донора, что уже в ближайшем будущем позволит полностью решить проблему с нехваткой органов для всех страждущих.

Избавление от вредного наследства

Другая проблема, мешающая “очеловечиванию” свиней — наличие в их ДНК множества обрывков ретровирусов, которые уже не действуют на организм самих животных, но могут породить проблемы при попадании в тело человека.

Так как эти вирусы “встроены” в геном животных, избавиться от них крайне сложно даже при помощи генной терапии, так как каждый подобный ретровирус имеет по несколько десятков копий в ДНК свиньи.

Год назад американские и китайские исследователи делали первый шаг к решению этой проблемы, использовав CRISPR, революционную новую систему редактирования генома, для удаления всех копий одного из таких ретровирусов, PERV1, из ДНК зародышей свиньи. В результате этого на свет появилось 37 частично “очеловеченных” поросят, пригодных для дальнейшего развития технологий ксенотрансплантации.

В будущем, данные технологии позволят “очеловечить” не только ткани тела свиньи, но и исправить состав их крови. Сейчас она полностью несовместима с организмом человека — если смешать ее с человеческой кровью, и та, и другая мгновенно свернутся. Если ученым удастся исправить эту проблему, то подобное свершение станет большим толчком для развития всей трансплантологии в целом.

Источник: https://ria.ru/20180523/1521181608.html

Алкоголизм, ожирение и стресс: что роднит свинью и человека?

Сходство организмов человека и свиньи

5 февраля начался год Свиньи, и это повод выразить наше уважение этим животным! Не только потому, что они милые (ладно, не все, а некоторые). Свиньи по целому ряду биологических признаков очень близки человеку, так что исследование свиней дает человечеству неоценимый материал для развития. 

В этом гайде несколько ярких фактов о том, что связывает нас и их.

Как появилась домашняя свинья?

Человек впервые одомашнил свинью приблизительно 12–13 тысяч лет назад на Ближнем Востоке в районе Тигра. Изначально свиньи жили в полудиком состоянии, так они сейчас живут, например, в Новой Гвинее. Впоследствии домашние свиньи расселились вместе с человеком по всему миру.

Домашняя свинья (Sus scrofa domestica) – это с научной точки зрения подвид кабана.

Как использовать свинью?

Изначально человек одомашнил свиней исключительно с целью поедания мяса. В настоящее время в мире насчитывается около 100 пород домашних свиней. Однако с развитием науки и общества свиньи стали не только объектом питания. 

Сейчас прекрасное обоняние и высокий интеллект свиней используют для поиска, например грибов-трюфелей. 

Многие миниатюрные породы свиней стали наряду с кошками и собаками домашними любимцами. Сходство же в строении и функционировании организмов человека и свиней сделало их важнейшими лабораторными животными.

Что делают со свиньями в лабораториях?

Впервые лабораторных свиней стали выводить в Институте Хормеля Университета штата Миннесота в 1949 году. Лаборатории во многих странах мира не только используют свиней в качестве подопытных животных, но и работают над выведением новых миниатюрных пород. 

В Европе самая крупная ферма по разведению мини-свиней геттингской породы расположена в Германии.

В России известны две породы миниатюрных свиней: мини-сибс, полученная в Новосибирском институте цитологии и генетики в 1969–1980 годах, и светлогорская, выведенная от скрещивания мини-сибсов и геттингской пород в 1974 году.

Говорят, что людям пересаживают свиные органы. Правда?

Так и есть. Основное направление, в котором используют свиней, – ксенотрансплантология, то есть в пересадке органов или частей органов одного биологического вида другому. 

В медицине широко развивается отдельное направление, которое занимается трансплантацией частей органов свиньи человеку. Это вызвано прежде всего анатомо-физиологическим сходством этих животных с человеком, а также экономическими и этическими вопросами. Свиньи регулярно становятся донорами сердечных клапанов и частей суставов.

А еще как-то в медицине свиней используют?

Эти животные – идеальные объекты для исследования многих болезней. Многие сердечно-сосудистые заболевания, распространенные у людей, наблюдаются и у свиней. 

Атеросклероз или отложение холестерина в сосудах развиваются практически одинаково в человеческом и свином организмах. Кроме того, у свиней язва желудка возникает примерно с той же частотой, что и у человека. На ее возникновение у свиней так же влияет и рацион питания. При этом объем секреции желудочного сока и его концентрация сопоставимы с человеческими.

Даже алкоголизм ученые стали изучать на свиньях. Дело в том, что алкоголь они тоже любят и без какого-либо принуждения употребляют, причем в больших количествах.

При этом через два-три года регулярных возлияний у животных развивается тяжелый алкоголизм, подобный человеческому. Впоследствии патологические изменения в организме ученые наблюдали не только у взрослых свиней, но и у их потомства.

Алкоголизм, говорите? Ну и чем еще мы похожи на свиней?

Свиней используют для исследования физиологии стресса, возникновения онкологических заболеваний, а также при изучении питания и ожирения. У свиней сходным с человеком образом с возрастом увеличивается подкожная жировая клетчатка. 

Поросят используют для проверки и составления рационов новорожденных детей, а также для изучения протеиново-углеводного голодания.

А эксперименты на свиньях не опасны?

Действительно, в медицине это создает ряд проблем. Главные – как избежать заражения людей свиными болезнями, а также как преодолеть иммунный барьер для пересадки органов. 

Только в 2017 году ученые из Университета Солка создали химеру – эмбрион свиньи, содержащий человеческие клетки.

Их было всего 0,001%, а эмбрионам дали развиваться всего 28 дней. В будущем подобные эмбрионы могут помочь создать технологию по выращиванию человеческих органов внутри животных.

Хочу еще больше знать о свиньях!

Мы тоже любим о них читать (и писать). Читайте гайд про Желтую земляную свинью и китайский Новый год, а также пройдите наш тест-оборотень. Он точно сблизит вас со свинками!

Источник: https://laba.media/materials/alkogolizm-i-stress-chto-rodnit-cheloveka-i-sviniu

Под знаком Кабана

Сходство организмов человека и свиньи

10.01.2007 00:00:00

Факт остается фактом: согласно генетическим исследованиям, каждое животное, включая плоских червей, может претендовать на свое родство с гомо сапиенс. А свинья и подавно.
Фото Reuters

Достижения современной геномики приводят порой к парадоксальным выводам: каждое животное, включая плоских червей и голубых улиток, может претендовать на свое родство с гомо сапиенс. По крайней мере несколько десятков одинаковых генов можно найти и у тех, и у других, и у третьих. Но один из самых близких наших родственников, как это ни обидно для кого-то звучит, безусловно, свинья.

Судите сами: у человека и хавроньи почти совпадает содержание в крови гемоглобина и белков, размеры эритроцитов и группы крови; свинья, как и человек, всеядна, пищеварение у них (то есть у нас) протекает сходно. Кожа почти как у нас: свинья может даже загорать. Те же особенности в строении зубов, глаз, печени, почек. Свиное сердце весит 320 г.

, человеческое – 300 г., масса легких соответственно 800 г. и 790 г., почек – 260 и 280 г., печени – 1600 и 1800 г. Более того, болезни новорожденных поросят примерно такие же, как у грудных детей. По данным Института молекулярной биологии РАН, строение молекулы гормона роста свиньи и человека совпадает на 70%. Так что свинья человеку – друг и брат.

«Ученые из израильского института Вейсмана недавно смогли извлечь из человеческого зародыша семи-восьми недель небольшое число специально отобранных клеток и пересадить их в эмбрион 4-недельного поросенка, – рассказывает доктор биологических наук, профессор, старший научный сотрудник РАН Александр Дубров.

– Клетки начали развиваться и сформировали полноценно функционирующий орган – почки. Близкое сходство между клетками человека и свиньи позволяет ученым вырастить из поросячьих тканей органы, которые подходили бы и человеку. При этом такая важная проблема, как отторжение пересаженного органа, устраняется».

Но есть и cложности. Свиньи в процессе эволюции «подцепили» много всяческих вирусов, которым вряд ли будет рад человеческий организм. Да и риск отторжения остается.

Но перспективы тем не менее хороши, и исследования в этом направлении считаются очень перспективными. А инфекция в органах донора – вещь устранимая.

За рубежом уже осознали важность вопроса и создали особые трансгенные свиные фермы.

«Ученые сегодня подтверждают: даже у обезьян нет такого количества совпадений с нами на генетическом уровне, как у свиньи, – продолжает профессор Дубров. – Поэтому экспериментов с участием этих симпатичных животных сегодня все больше.

Недавно родившиеся в Америке пять очаровательных поросят с виду ничем не отличаются от своих собратьев. В действительности же они – промежуточный этап между свиньей и человеком.

В каждой клонированной «американке» присутствует как минимум два гена человека».

Одновременно и шотландским ученым-генетикам удалось клонировать пять особенных свиней. Поросята Ноел, Энджел, Стар, Джой и Мэри появились на свет в лаборатории компании в католическое Рождество ровно год назад. Их «крестный отец» хирург Королевского колледжа, профессор Питер Моррис называет такую дату рождения «символичной».

«Уникальность состоявшегося эксперимента заключается в том, что органы и ткани животных не будут подвергаться отторжению при имплантации в тело человека, – подчеркивает Моррис. – У выведенных при помощи клонирования поросят больше нет гена, который ранее препятствовал совместимости клеток этих животных с человеческим организмом».

Питер Моррис полагает: свиньи, у которых теперь отсутствует мешавший приживаемости клеток ген, – подлинное открытие. Например, в ближайшее время можно будет осуществлять трансплантации свиных органов и тканей, что поможет избавить человечество от сахарного диабета, болезни Паркинсона, Альцгеймера, рака и таких генетических заболеваний, как синдром Дауна. Которых, кстати, у поросят нет.

Ну а как же тогда быть с тем, что в некоторых странах свинину не употребляют в пищу потому, что считают ее «нечистой»?

«Исторические источники донесли до нашего времени сведения о том, что обожествляли свинью в Древней Сирии еще 5–7 тысяч лет назад, – рассказывает доктор исторических наук, профессор Алексей Логвинов.

– В их великой религиозной столице – городе Иераполе на берегах Евфрата – свиней запрещалось приносить в жертву и употреблять в пищу.

Свинья служила воплощением бога Адониса, погибшего, согласно преданию, во время охоты на диких кабанов».

Позже в Древней Греции сбрасывание свиней в пещеры было аллегорией нисхождения Персефоны в подземный мир. Параллели этих обычаев имеются в жатвенных обрядах европейского крестьянства, во время которых в качестве представителей хлебного духа убивают свинью, козла, петуха и других животных. Так что свинья не так проста, как может показаться на первый взгляд.

Источник: http://www.ng.ru/style/2007-01-10/16_pig.html

Сходство ДНК человека и свиньи – известный миф? – Антропогенез.РУ

Сходство организмов человека и свиньи
Сравнение хромосом человека и шимпанзе. Видно, что 2-я хромосома человека соответствует 2-м хромосомам шимпанзе.

Источник: Jorge Yunis, DIAGRAM OF HUMAN AND CHIMP CHROMOSOME, Science 208:1145-58 (1980). Courtesy of Science magazine.

Если говоить об эволюционной генетике вообще, то это пересмотр классификации – деления на первичноротых и вторичноротых. Вместо этого теперь “линяющие” и другие. См. статьи Млахова.

У человека – анализ ДНК не поддерживает мультирегиональную гиптоезу, а поддерживает гипотезу «выхода из Африки». Кроме того, анализ ДНК дал возможность прочертить пути глобальных миграций и приблизительно оценить их даты.

(См. подробней об этом вот эту статью).

Важно: пути миграций, прочерчиваемые на основе анализа ДНК современных популяций, проходят не через горы и реки, а через популяции (которые сейчас живут там-то, а их предки раньше могли жить в другом месте). Чтобы привязать пути миграций к географическим объектам, нужны данные по древней ДНК.

В разных источниках можно увидеть разные цифры, характеризующие близость генома человека и шимпанзе – 98.5% или, например, 94%.Отчего зависит этот разброс цифр и всё-таки, как правильней?

Разброс цифр зависит от того, какого типа различия между геномами используются.

Нуклеотидные “тексты” могут различаться заменами отдельных букв (так называемые однонуклеотидные полиморфизмы”, английская аббревиатура SNP, Single Nusleotide Polymorphism), числом повторяющихся фрагментов (CNV, Copy Number Variation), может быть изменен порядок расположения или ориентация больших фрагментов (эти изменения давно известны как изменения положения фрагментов хромосом).

Геномы могут отличаться наличием вставок или утратой фрагментов разных размеров. Кроме того, две обезьяньих хромосомы у человека объединены в одну, поэтому у нас 46 хромосом, а у шимпанзе – 48.

Указать одной цифрой все эти разнообразные перестройки сложно, поэтому в зависимости от того, что именно учли, цифры получаются разные. Но при учете любого типа  различий  картина сходства между видами получается одна и та же – шимпанзе ближе всего к человеку, затем горилла, затем орангутан и так  далее.

(Подробней об этом – в этом материале).

Эти несколько процентов, отличающие геном человека от генома шимпанзе – каков их «физический смысл»? Что это за гены, каковы их функции?

При сравнении геномов человека и шимпанзе были выявлены мутации,”сделавшие нас людьми”.  Это те мутации, котоыре появились в линии человека и привели к важным изменениям биохимических процессов, формы тела или изменили сроки созревания тех или иных систем.

Однако такой “физический смысл” имет очень небольшая часть различий. В основном различия обусловлены случайным накоплением “нейтральных” мутаций, никак не проявляющихся в облике или биохимических  особенностях их обладателей.

Часть “смысловых” различий связана с накоплением адаптивных мутаций, причем  в геноме шимпанзе – однги мутации, в геноме человека – другие. Среди известных изменений – мутации, инактивирующие некоторые “ненужные” человеку гены.  Например, инактивацию гена  кератина – белка, входящего в состав  волос, связывают с отсутствием шерсти на теле человека.

Инактивация генов обонятельных рецепоров у человека связана со снижением роли обоняния для выживания. Важное изменение – инактивации гена одного из белков,  входящего в состав жевательных мышц.

Ослабление мощной жевательной мускулатуры, крепящейся к костям черепа, позволило “освободить” его от функций каркаса для этих мышц и увеличить размеры черепной коробки, а соответственно, и размеры мозга.

Мутации в генах, связанных с размером и функциями мозга, особенно интересны. У предков человека накапливались мутации в генах, контролирующих размер мозга, и отбирались те, которые приводили к увеличению его размера.

Важным классом мутаций, отличающих человека от других приматов, является изменения в генах регуляторных белков. Эти белки регулируют работы целых групп других генов, и изменение в одном таком белке приводит к существенным изменениям в работе генных ансамблей.  Меняя эти белки, можно за счет небольшого числа мутаций достичь значительных изменений строения и функций различных органов.

Различия между геномами человека  и приматов уже “инвентаризированы”, но смысл этих различий пока понятен лишь для небольшой доли мутаций.

Как Вы относитесь к предложениям некоторых исследователей  на основании генетических данных включить шимпанзе и гориллу в род Homo?

Положительно.  Формально на уровне ДНК мы с братьями-приматами отличаемся меньше, чем два вида крыс. Хотя по внешнему облику и по образу жизни отличаемся гораздо больше.

Примечание Редактора: среди антропологов существуют различные мнения на этот счет. См., например, здесь

Вероятно, наивный вопрос, но возможно ли будет в обозримом будущем средствами генной инженерии «сделать из обезьяны человека»? Какие трудности стоят на пути решения такой задачи?

А зачем? мы уже есть – природа уже сделала. Считаю, что фабрику по производству чего-либо из полу-людей полу-обезьян делать неэтично (это из микроорганимозв или из культур тканей можно получать разные полезные вещества), а философские проблемы таким образом не решить.  Лучше поберечь природные популяции наших родственников.

Еще один вопрос из области научной фантастики: возможно ли в обозримом будущем решение такой задачи, как клонирование неандертальца?

Клонирование из имеющихся фрагментов ДНК невозможно – они очень коротенькие, их не сошьешь в единое целое.  Синтез ДНК на основе полученной инфомрации о последовательности генома неандеральца пока вряд ли возможен.

При определении последовательности нуклеотидов древней ДНК высока вероятность ошибочного “чтения”  из-за того,  что за тысячи лет в ДНК накапливаются химические модификации, которые можно принять за реальные мутации.

Кроме того, в пробирке ДНК синтезируется фрагментами размером в несколько тысяч нуклеотидов.  При сборке этих фрагментов тоже возникают ошибки. В результате количество ошибок будет столь велико, что система будет нежизнеспособна.

А ведь остается еще этап введения ДНК в клетку. И еще некоторые технические сложности – например, каким делать уровень метилирования ДНК.

Метилирование ДНК – это способ химической модификации определенных нуклеотидов (навешивание метильной группы специальными ферментами).  Метилирование может влиять на активность генов, на распознавание ДНК ферментами (Например, рестриктазами, которые в зависимости от наличия или отсутствия метильной группы режут или не режут определенные последовательности) и на другое.

Подробней о проблемах, связанных с изучением древних ДНК, можно прочитать в этой статье.

К сожалению, российский Интернет переполнен разного рода дезинформацией (например, регулярно приходится сталкиваться с разглагольствованиями о том, что генетически к человеку ближе всего не шимпанзе, а свинья…). Какие существуют наиболее расхожие мифы, заблуждения на тему  генетики человека?

Про свиней – известный миф. Инсулин раньше получали из свиньи, так как некоторые белки у нас с хрюшками действительно похожи. А другие белки больше схожи с другими  видами животных. Больше всего совпадений – повторюсь – с шимпанзе. Но про свинью более известно – вот и циркулирует старая информация.

От Редактора: См. также интересные материалы на портале:

Наиболее расхожие заблуждения связаны с полной безграмотностью, с  тем, что многие не знакомы даже с обязательным школьным курсом генетики.

Вот пример – отзыв на нашу лекцию о наследовании групп крови. Если бы малограмотный папаша прочел страницу школьного учебника о доминантных и рецессивных признаках, не было бы жизненной трагедии:

“Материал не только интересный, но и доступный для понимания даже школьнику младшего класса.

Я интересуюсь этой темой с тех пор, как мой отец (у которого, как и у моей мамы резус положительный, а у меня, к сожалению, получился отрицательный) сказал мне, что из-за этого я не его дочь, обвинил мою мать во всех смертных грехах и ушел от нас.

Так что, дорогой папа, ты глубоко заблуждаешься. Ты не прав!!! ” (С сайта  http://www.bio.fizteh.ru/student/files/biology/biolections/lection03.html )

Беседовал А. Соколов

Источник: http://antropogenez.ru/interview/84/

Свиньи спасут человечество!?

Сходство организмов человека и свиньи

Порой люди обижают братьев младших, а именно свиней. Хотя, «пятачки» приносят  намного больше пользы, нежели вреда. Свинья находится ближе к человеку в биологическом аспекте, чем более похожие на него обезьяны.

Ученые выяснили, организм человека и свиньи по своему устройству и ряду физиологических характеристик во многом сходен. Так, кровеносные сосуды, в особенности артерии, у свиней очень схожи с человеческими.

в крови гемоглобина и белков, размеры эритроцитов также почти совпадают. Строение кожи тоже удивительно похоже, благодаря чему свиньи — единственные из домашних животных — могут загорать.

Имеет большое сходство и устройство зубной системы, морфология и физиология почек, строение глаз, анатомия и физиология сердечнососудистой системы и пищеварения.

Например, сердце свиньи весит 320 г, у человека — 300, легкие соответственно 800 и 700, почки — 260 и 280, печень — 1600 и 1800 г. Это еще и  сходство по антигенному составу — то есть органы свиней меньше других подвержены отторжению из организма человека.

Как известно человеческих органов для трансплантации катастрофически не хватает. Многие из тяжелобольных так и не доживают до спасительной операции. Именно нехватка донорских органов и физиологическое сходство, приведенное выше, подтолкнуло ученых к экспериментам по пересадке людям свиных органов.

Первым попытались пересадить свиное сердце, которое действительно очень сходно с человеческим. Пациент умер.  Причина – неумение, на тот момент, переносить генетический материал от одного организма к другому.

Со временем ученые научились выращивать трансгенные бактерии, а затем и животных, в том числе трансгенных свиней, как их еще называют GT-нокаут-животных (pigs GT-KO). Специалисты добились предотвращения поражения пересаженного органа животного иммунной системой человека.

Точнее сказать, отторжение происходило, но также как и при трансплантации от донора-человека.

На конференции Европейского общества исследователей генетики человека профессор Хиромицу Накаучи из Токийского университета (Япония) сообщил, что в ближайшем будущем человеческие органы можно выращивать в свинье. Сейчас готовят своеобразные заготовки органов — как для обычного банка донорских органов.

 Так, например, кардиохирурги Бакулевского центра (Россия) впервые в мире имплантировали пациентке клапан, сделанный из митрального клапана такой «медицинской» свиньи. Существует два вида искусственных клапанов: механические и биологические. Недостатки есть и у тех, и у других.

Пациенты, получившие механический клапан, должны в течение всей жизни принимать лекарства против тромбообразования – антикоагулянты. При биологических клапанах лекарства не нужны, но они менее долговечны – служат 15-20 лет, а затем нужна повторная операция.

И все же они обеспечивают лучшее качество жизни, а это особенно важно для молодых пациентов.

Другой пример – американскому ветерану восстановили бедренные мышцы с помощью мочевого пузыря свиньи. 19-летнему капралу армии США, в результате разрыва минометного снаряда, сильно повредило верхнюю часть ноги. Он лишился 70 процентов мышц и ему грозила ампутация.

Чтобы избежать радикального хирургического вмешательства, ученые Питер Рубин и Стивен Бэдилэк из Университета Питтсбурга провели эксперимент, в котором  намеревались добиться регенерации мышечной ткани пациента. Они создали внеклеточный каркас мышцы, использовав для этого мочевой пузырь свиньи.

Из тканей животного были выделены белки, а также факторы роста (вещества, стимулирующие деление и рост клеток). Хирурги имплантировали клеточный каркас, содержащий указанные вещества, в бедро пациента. Через несколько недель после начала лечения мышцы бедра увеличились в объеме. Кроме того возросла сила их сокращения.

В результате ветерану удалось избежать ампутации поврежденной осколками конечности. Таким образом,  результаты эксперимента оказались положительными.

Еще  одна международная группа ученых сделала решающий шаг к осуществлению в будущем революционной трансплантации – пересадке легких от свиньи к человеку. Исследователи мельбурнской клиники Альфред (Австралия) сумели сохранить живыми и работающими на протяжении шести часов органы животного в человеческой крови.

Кровь на аппаратуре циркуляции входила в легкие без кислорода и выходила обогащенная им – то есть, так же, как это происходит при нормальном их функционировании. Прорыв, по словам исследователей, произошел после изъятия методом генетической инженерии фрагментов ДНК у свиней, мешавших совместимости с человеческой кровью.

Ранее органы погибали через 10 минут после начала эксперимента.

Свиньи, возможно, также помогут вылечить диабет.  Так, новозеландская биотехнологическая компания Living Cell Technologies, учитывая биологические особенности поросят-сосунов начала эксперимент по пересадке клеток новорожденных поросят восьми добровольцам, больным диабетом.

Клетки свиней производят инсулин, который очень похож на человеческий и точно так же снижает уровень сахара в крови. Специалисты надеются, что разработанная ими технология позволит отсрочить последствия диабета первого типа – слепоту, коронарную болезнь и ампутацию конечностей по причине плохой циркуляции крови.

Подобный эксперимент проводился и в 1995-96 годах, тогда клетки пересаживались шести добровольцам. Клетки, пересаженные одному из добровольцев в Новой Зеландии, продолжали производство инсулина в течение 12 лет после имплантации. У остальных пациентов свиные клетки были отторгнуты или же прекратили производство инсулина в течение года после пересадки.

  В ходе нынешнего эксперимента пересаживаемые клетки будут покрыты мембраной, полученной из морских водорослей, чтобы иммунная система не отказалась от них.

Стоит упомянуть и об ученых из Тернопольской медицинской академии (Украина), которые предложили свой способ использования донорской свиной кожи – для лечения ожогов.

Высушенную и сохраненную особым образом свиную кожу на два-три дня накладывают на рану.

За это время организм успевает адаптироваться к травме, и после этого уже можно закрывать рану тонкими лоскутами кожи больного, взятыми с других участков тела. 

Несмотря на все успехи, на первый план выходят такие проблемы как высокий риск тромбоза и воспалительных процессов, но со временем будут решены и они.

Будем надеяться, что главные медицинские открытия впереди, но люди должны быть благодарны свиньям уже сегодня.

Источник: https://www.babai.ru/articles/svini-spasut-chelovechestvo.html

Свинья с человеческой ДНК

Сходство организмов человека и свиньи

Однако кое-что похожее на революцию в медицинской науке действительно произошло.

В конце января научный журнал Cell напечатал статью молекулярного биолога Хуана Карлоса Исписуа Бельмонте, который руководит лабораторией в калифорнийском Институте Солка (США), и 38 его соавторов.

Статья рассказывает, как ученым удалось создать жизнеспособные эмбрионы, состоящие из смеси свиных и человеческих клеток.

Кто они

Если бы этим существам дали родиться (а биологи не стали так делать не в последнюю очередь по этическим причинам), их нельзя было бы формально приписать ни к одному биологическому виду. Такие организмы называют химерами.

У химер, которых мы знаем по средневековым миниатюрам, к телу льва прилагаются орлиные крылья, а к козлиным копытам змеиное жало. Кто помнит мышь с человеческой ушной раковиной на спине — результат громкого эксперимента 20-летней давности, легко допустит, что от биологов можно ждать и не такого.

Но в этом смысле новые существа из лаборатории Бельмонте вряд ли имели шанс хоть кого-нибудь удивить: после рождения они выглядели бы самыми обычными поросятами. Просто некоторые клетки их тела — примерно одна тысячная доля процента — содержала бы чистую человеческую ДНК.

И этим поросята выгодно отличались бы от ушастой мыши 1997 года, которая была скорее экспериментом по пластической хирургии и ни одной человеческой клетки не имела.

По свежим оценкам, всего у человека 30–40 трлн клеток, и примерно столько же у свиньи. Тысячная доля процента от такой астрономической цифры — это много или мало? Чтобы зачать ребенка, достаточно всего одной клетки. Поэтому в теории свинья-химера могла бы стать родителем человеческому младенцу.

Донор без мотоцикла

Врачи видят в свиньях не потенциальных родственников, а потенциальных доноров — для трансплантации их органов людям. Только в США за год пересаживают 27 тыс. почек, легких, сердец и кишечников. И во всех 27 тыс. случаев хирурги имеют дело с органами живых или мертвых людей.

Но кто в здравом уме решится попросить, чтобы ему на место собственного отказывающего сердца пересадили взятое у свиньи, когда процедура с обычным, человеческим, отлажена и отлично работает? Те, до кого не дойдет очередь на пересадку: 118 тыс. человек записаны в США в так называемый лист ожидания.

По статистике, примерно 22 из них умрут сегодня (и столько же — завтра, и столько же — в ближайшее воскресенье), не дождавшись своей трансплантации.

Доноров-людей слишком мало — и дело даже не в том, что добровольцы большая редкость. (В отличие от США в России по закону потенциальным донором считается всякий, кто не запретил изымать свои органы явно. Спрашивать согласия у родственников закон не требует.

) Всего три человека из тысячи, приводит британские данные журнал New Scientist, умирают в обстоятельствах, которые делают их органы годными для пересадки.

Цифры, очевидно, меняются от страны к стране — они зависят и от того, как быстро приезжает скорая на место ДТП или перестрелки, в результате которых появляются самые многообещающие доноры, и от того, как много поблизости центров трансплантологии, где органами сумеют распорядиться правильно.

Наконец, нужно еще за несколько часов найти и подготовить к операции пациента из «листа ожидания» — тут действуют намного более жесткие правила совместимости, чем для переливания крови с ее четырьмя разными группами.

Животные-доноры могли бы внести в этот хаос немного предсказуемости. Французский хирург Матье Жабуле пробовал вшивать безнадежным больным почки коз, овец и обезьян еще в 1906 году — за полвека до первой успешной трансплантации почки от человека человеку. Пациенты умирали в тот же день.

В 1932 году почку ягненка пересадили пациенту с острым отравлением ртутью — и он прожил рекордные девять суток. С приматами, ближайшими родственниками человека, тоже как-то не задалось. Стефани Фэй Боклэр Трафаган родилась в 1984 году с фатальным дефектом сердца, которое хирурги решили заменить сердцем бабуина.

Оно подарило новорожденной 21 дополнительный день жизни — но итог был тот же, что и во всех остальных случаях трансплантации от животных людям.

Сердцу или почке недостаточно иметь ту же форму и те же мышцы: с точки зрения иммунной системы, клетки органа, пересаженного от животного, — такое же инородное тело, как дизентерийная амеба или червь-паразит. А их полагается немедленно атаковать.

Клетки, которые меньше всего подвержены отторжению, — наши собственные.

Что если использовать животных как инкубаторы для почек и поджелудочных желез, выращенных из человеческих клеток (а в идеале — из клеток ровно того пациента, которому орган пересадят)? Решить задачу в лоб мешает все та же проблема с отторжением: для готовой иммунной системы взрослой свиньи клетки человека не менее чужие, чем для нас — свиные.

Значит, действовать надо как-то иначе.

Рассечь и склеить

Представьте, что у вас на глазах двух человек одновременно рассекли напополам — скажем, боевым лазером из плохого фантастического кино. Потом соединили половинку одного с половинкой другого, и склеенные половинки прожили бы потом целую жизнь как ни в чем не бывало.

Вариант еще парадоксальней: взяли двух худых, прижали друг к другу — и получили одного толстяка. Если обоим людям еще не исполнилось четыре дня с момента зачатия, ничего невозможного тут нет. На этой стадии будущий организм представляет собой шар из одинаковых клеток.

«Удаляете внешний защитный слой из неживой материи и физически соединяете эмбрионы», — объясняла в одном из интервью профессор Колумбийского университета (США) Вирджиния Папаиоанну, как ученые с 1960-х производят на свет мышей-химер с полным набором генов двух особей одновременно.

Соприкоснувшись, два эмбриона просто образуют новый шар побольше — почти как встретившиеся в воздухе мыльные пузыри. Иммунной системы, которая могла бы этому помешать, у шара из клеток еще нет — как, впрочем, и всех других систем: они разовьются намного позже.

Более тонкое вмешательство — добавить в зародыш чужой биоматериал, когда его клетки уже разделятся на разные сорта. На стадии бластоцисты зародыш — что у мыши, что у человека — представляет собой полый шар с небольшой порцией клеток, запертой внутри.

Только этой внутренней порции предстоит стать будущими легкими, печенью, почками, мозгом, кожей и другими деталями взрослого организма, а вся внешняя превратится в плаценту, которая не переживет роды.

Биологи предпочитают внедрять чужие клетки именно на этой стадии.

Нельзя сказать, чтобы этот сценарий в чистом виде открывал захватывающие возможности для трансплантологов. Необходимость в донорских органах возникает обычно позже — когда человек из возраста зародыша уже вышел.

Как скрестить его с другим зародышем? Взять такие клетки взрослого организма, которые не обзавелись четкой миссией (как клетки мозга или печени) и не потеряли свойственную клеткам зародыша способность превращаться во что угодно. Их называют стволовыми клетками, но в организме они большая редкость.

В 2012 году Нобелевскую премию по медицине присудили японскому ученому Синъе Яманаке за то, что он придумал способ превращать обычные клетки организма в стволовые — забывать свою предысторию и «впадать в детство».

Полное название — индуцированные (потому что это их заставили поменяться) плюрипотентные (то есть «способные на все» — на любое превращение) стволовые клетки. Ими исследователи химер и пользуются.

Можно ли так скомбинировать зародыши разных видов — например, крысы и мыши? Именно это впервые сделала при помощи стволовых клеток в 2010 году команда Тосихиро Кобаяси из университета Токио — а американская группа, опубликовавшая свои результаты через семь лет, довела метод до совершенства. Как убедиться, что вы на самом деле вывели химеру? Взять за основу обреченные на смерть эмбрионы со специально испорченной ДНК. С помощью недавно изобретенного «генного скальпеля» CRISPR-Cas9, метода точечной редактуры ДНК, ученые выводили из строя гены, ответственные за рост поджелудочной железы или сердца. С таким дефектом шансов выжить (и даже родиться живым) нет. Но потом в эмбрион внедряли стволовые клетки крысы. И если мышонок-химера все-таки появлялся на свет — ученые могли быть уверены, что внутри у него бьется крысиное сердце.

Но самый удивительный результат касался желчного пузыря. У крыс его нет, а у мышей есть. Но химеры, у которых ответственные за этот орган мышиные гены были выведены из строя, все равно рождались с исправным желчным пузырем — из крысиных клеток. Мышиные клетки каким-то образом подсказывали крысиным правильный контекст, и те, поддавшись влиянию, образовывали орган, невозможный у крысы.

Ближе к свиньям, чем к крысам

Скрестить таким образом свинью и крысу не получилось — потому что эти организмы слишком сильно непохожи друг на друга. Разная длительность беременности и разные размеры органов предполагают, что клетки запрограммированы делиться в разном темпе. Наконец, сможет ли крошечное крысиное сердце у химеры гонять кровь через огромную свиную печень?

А вот с людьми такой трудности нет: мы к свиньям намного ближе — прежде всего по размеру органов. Поэтому свиньи (и мини-пиги как отдельный вариант) всегда были кандидатами № 1 для ксенотрансплантации.

Параллельно с выращиванием человеческих клеток в свином теле биологи рассматривают и другие возможности — например, просто взять и скрыть от человеческого иммунитета те белки на поверхности свиных клеток, которые вызывают самую острую реакцию.

Такие исследования ведутся давно, поэтому свинья как кандидат на пересадку органов — не новость.

Новый эксперимент показал, что возможность есть, и она никакая не умозрительная — и даже не невероятная случайность. 2075 эмбрионов подсадили свиньям, и 186 из них достигли достаточной, по мнению ученых, зрелости.

Человеческие клетки метили специальной меткой в ДНК, которая заставляет их вырабатывать флуоресцентный белок — и 17 зрелых, здоровых эмбрионов уверенно светились в ультрафиолете, доказывая ученым, что они совершенно точно химеры.

От этого момента до органов в живом инкубаторе — годы, говорят исследователи. И дело не только в том, что доля человеческих клеток в организме химеры слишком маленькая. Увидеть, как они растут и что происходит с клетками во взрослом организме, ученым было бы сложно в любом случае.

Мы к свиньям намного ближе — прежде всего по размеру органов. Поэтому свиньи всегда были кандидатами № 1 для ксенотрансплантации

Химеры мыши и крысы, выведенные раньше, прожили полноценную мышиную жизнь в два года. Нет поводов думать, что у химер человека и свиньи были бы серьезные проблемы со здоровьем, мешающие достигнуть зрелости. Родиться на свет им помешали не биологические проблемы, а этические.

Причем настолько серьезные, что команда из Института Солка вынуждена была проводить исследование на частные деньги, потому что правила Национального института здоровья США — аналога Минздрава, который финансирует бóльшую часть биомедицинских исследований в стране, — запрещают тратить деньги на любые опыты с внедрением стволовых клеток человека в эмбрионы животных.

Что неэтичного в появлении на свет свиньи с человеческой селезенкой? Наша неуверенность в результатах такого эксперимента. Пропорции клеток во взрослом эмбрионе — не те, какие были у зародыша.

И если свиные клетки будут преобладать в соотношении миллион к одному — это не так страшно, как если человеческие возьмут верх. И на свет появится существо, больше похожее на человека, чем на поросенка, с человеческим мозгом, но с уродствами, вызванными обстоятельствами эксперимента.

Чтобы медики могли спасать людей, нужно, похоже, в том числе более точное определение человека — и более точный ответ на вопрос, откуда люди берутся.

Источник: https://newtimes.ru/articles/detail/116762

Знай ферму
Добавить комментарий