Трейси, Долли и безымянные герои

Ястребова С.
(«ХиЖ», 2018, №1)

Домашние овцы, сами того не желая, оказались первопроходцами в нескольких областях науки и техники. Это они первыми из зверей поднялись в воздух на летательном аппарате. Именно их кровь первой попытались перелить человеку. Даже полноценную искусственную утробу впервые создали для ягнят! Про овечку Долли можно не добавлять.


pic_2018_01_41.jpg

Чучело Долли, самой известной овцы в истории науки, хранится в Королевском музее Шотландии

Фото: flickr.com / Jane Dickson



Экспериментальный объект и два контроля

Систематически подниматься на специальных аппаратах в воздух первыми начали французы братья Монгольфье. Их первый рабочий воздушный шар продержался в полете 10 минут и не развалился. Случилось это в 1782 году. А уже 19 сентября 1783 года братья демонстрировали королю Людовику XVI, его жене Марии-Антуанетте, а также многотысячной толпе новый монгольфьер, на сей раз с живыми пассажирами — петухом, уткой и овцой.

Есть предположение, что выбор животных был четко продуман с научной точки зрения. Овца по строению близка к человеку, соответственно, влияние полета на ее организм показало бы, как в воздушном шаре себя почувствуют люди. Утки и сами высоко летают, так что эту птицу вояж в монгольфьере вряд ли бы травмировал. По сути, она служила контрольным объектом. Петух тоже птица, так что и его можно причислить к контролям. Однако в отличие от утки летает он плоховато, низенько. Может, те, кто сажал животных в воздушный шар, и не имели в голове такой четкой схемы эксперимента, но это не важно: дорогу в небо в любом случае проложили птицы и овцы.

После 10 минут свободного полета монгольфьер благополучно приземлился, все пассажиры остались живы. Следующий полноценный подъем в небо состоялся через пару месяцев, и на сей раз в роли отважных воздухоплавателей выступили химик Жан-Батист Пилятр де Розе и аристократ-военный Франсуа Лоран Д’Арланд — словом, люди.


Жертвенная кровь ягненка

Но это отступление от медицинской темы. Отъедем немного в прошлое и вспомним овец, послуживших первыми донорами крови для людей.

Кровеносная система долго не поддавалась медикам. Еще бы! Изучали они ее, как и многое другое, препарируя трупы. А кровь у представителя любого вида после остановки сердца двигаться перестает. Когда она вытекает из сосудов, те спадаются. Поэтому до открытия кровообращения думали, что сосуды гоняют по телу воздух, а о важности жидкости красного цвета мало задумывались. В начале XVII века Уильям Гарвей кардинально изменил ситуацию: он открыл кровообращение. Довольно быстро стало понятно, какую значительную роль в жизнедеятельности играет кровь на самом деле.

Не прошло и половины столетия, как решительные врачи попробовали перелить кровь одного животного другому. Первыми подопытными стали собаки. Процедуру проделывали крайне примитивно. В роли трубочек для трансфузии выступали птичьи перья, те же самые, которыми писали, только в них вместо чернил заливали кровь. Брали ее из артерий на шее, а остановить кровотечение из этих сосудов весьма непросто, так что собака-донор, как правило, умирала. Реципиенты тоже часто погибали (о стерильности и группах крови тогда еще не знали), но некоторый процент выживших позволял надеяться, что и людям переливание может пойти на пользу.

Однако перескакивать с собак на собратьев по виду экспериментаторы не желали — именно потому, что знали о почти стопроцентной вероятности гибели доноров. Кровь решили брать у тех, кого не так жалко (и за чью жизнь не придется отвечать перед судом), — у овец.

Как бывает во многих прорывных областях, одно и то же исследование с минимальным разрывом по времени независимо выполнили сразу двое француз Жан-Батист Дени и англичанин Ричард Лоуэр. Было это в 1667 году. И если эксперимент Дени прошел без особых эксцессов — высосанную из овечки пиявками кровь ввели 15-летнему мальчику, и тот выжил, — то с Лоуэром вышла более сложная история.

Британец справедливо решил, что процедуру и ее последствия необходимо тщательно задокументировать. Все время наблюдать за испытуемым невозможно, так что стоит найти грамотного, чтобы он сам подробно описывал собственные ощущения. Для наглядности это должен быть человек, страдающий болезнью с очевидными симптомами. Так выбор Лоуэра пал на Артура Кога. Тот знал латынь и обещал вести на этом языке записи о своем состоянии. А главное, Кога был заметно болен, и переливание крови (от овцы, заметим) теоретически могло улучшить его состояние. Оставалось лишь одно «но»: недуг Артура представлял собой сумасшествие, так что было неясно, насколько достоверными окажутся его записи. Однако это не остановило исследователей; они пообещали испытуемому денежное вознаграждение — 20 шиллингов и конечно же улучшение душевного состояния.

Кровь от овцы переливали с помощью серебряных трубочек и перьев. Кога выжил и через несколько дней после процедуры представил Королевскому обществу отчет о своем состоянии. Позднее Лоуэр как-то встретил его на званом обеде и был удовлетворен: казалось, Кога шел на поправку, говорил он осмысленно и демонстрировал хорошие манеры. Но после повторного переливания ситуация ухудшилась. Помутнение рассудка Артура вернулось. Вторые 20 шиллингов он пропил в одной забегаловке и там же устроил дебош. А тут еще во Франции второй пациент Дени умер вскоре после очередного переливания овечьей крови (как выяснилось много позже, виной тому было отравление мышьяком, а не рискованная процедура). В результате общественность отвернулась от подобных опытов, и переливать какую бы то ни было кровь людям запретили на долгие годы.


«Игры в бога»

Новый вклад в медицину овцы внесли в век биотехнологий. После расшифровки структуры ДНК и первичного накопления знаний о «поведении» этой молекулы довольно быстро стала развиваться генная инженерия. Гены белков, нужных больным людям (например, инсулина или гормона роста), выявили, прочли последовательности нуклеотидов в них и заставили бактерии эти гены копировать, а также считывать с них информацию и производить необходимые молекулы. Так было налажено промышленное производство многих гормонов, которые до этого добывали из трупов — со всеми вытекающими последствиями: риском заражения инфекционными болезнями от умершего донора и невероятной дороговизной продукта. Бактерии дали биотехнологам возможность получать те же вещества гораздо быстрее и по значительно более низкой цене.

Вот только не зря нас с бактериями относят к разным царствам. Все-таки различий в нашей биохимии и физиологии очень много. Бактерии толком не способны модифицировать молекулы белков после их синтеза, да и не все человеческие белки сами укладываются в структуры нужной формы (в клетках млекопитающих для этого есть целые молекулярные машины). Так что идеальным было бы настроить каких-нибудь зверей на производство белков.

Это сделали ученые из Шотландии в начале 1990-х годов. Они ввели в овечьи яйцеклетки фрагмент ДНК с измененными генами белков молока: к ним добавили ген альфа-1-антитрипсина (ААТ). Почему в овечьи, а не в коровьи, ведь от коров молока гораздо больше? Вероятно, потому, что трансгенных коров и коз тогда еще никто не сделал, а вот овцы и свиньи были, к тому же они намного дешевле коров.

ААТ — фермент, который снижает активность ряда белков, разрушающих эластин. Их чрезмерная активность приводит к эмфиземе легких — снижению их эластичности, а также проходимости дыхательных путей. Введение ААТ устраняет симптомы эмфиземы. Поскольку ген, кодирующий этот белок, во внедряемой будущим овцам ДНК был неразрывно связан с генами белков молока, у взрослых животных он активен только в вымени. Такие овцы производили молоко с альфа-1-антитрипсином, и его оказалось сравнительно легко оттуда выделить.

Первую трансгенную овцу, способную синтезировать ААТ, звали Трейси. Концентрация альфа-1-антитрипсина в ее молоке достигала 35 г/л (это половина всего белка, содержащегося в молоке), и у ее внучек производительность была вполне сопоставимой. Однако несколько овец, даже таких продуктивных, — это маловато. Надо было каким-то образом создать целое трансгенное стадо. Но одна овца способна за жизнь произвести не так много ягнят. Что делать?

Например, клонировать. Именно ради ускоренного получения трансгенных овец и решили создать Долли. Конечно, пока она существовала только в виде яйцеклетки, имени у нее не было. Генетический материал для клонирования брали из клеток вымени. С помощью микроскопической иглы и импульса тока ядро такой клетки ввели в яйцеклетку другой овцы, собственное ядро которой было предварительно разрушено. После нескольких делений получившийся зародыш подсадили в матку здоровой овцы. Через пять месяцев родился столь же здоровый ягненок.

Противники клонирования, обвиняющие исследователей в «играх в бога», как правило, не в курсе, что перед появлением Долли на свет ученые пытались создать клон 276 раз, но — неудачно. И немногие из них знают, что у этой овечки родилось шестеро вполне здоровых ягнят. А умерла она из-за рака легких, вызванного типичным для овец вирусом, а вовсе не от преждевременного старения. Еще одна претензия к Долли — наличие лишнего веса. Специалисты из Рослинского института, где первый клон теплокровного животного провел всю жизнь, объясняют это тем, что из-за повышенного внимания общественности Долли приходилось проводить немало времени в помещении, а за возможность сфотографироваться с ней многие давали овечке не самые полезные лакомства. Словом, все как у людей.


pic_2018_01_42.jpg

Так выглядела овечка Трейси

Фото: Science Museum London



Мечтают ли андроиды об электроутробах?

Еще одна проблема, которая в скором будущем может быть решена с помощью овец, — спасение экстремально недоношенных детей с помощью устройства, имитирующего условия материнской утробы. И для овец такое устройство уже разработали сотрудники Филадельфийского детского госпиталя («Nature Communications», 2017, 8, 15112, doi: 10.1038/ncomms15112 — полный текст).

Авторы статьи четыре недели поддерживали жизнь восьми ягнят, недоношенных как раз на такой срок. Каждый ягненок находился в прозрачном мешке наполненном жидкостью, по составу близкой к околоплодным водам. Мешок располагался на подложке, обеспечивающей температуру, как в матке овцы — 39,5°С. Питательные вещества и кислород поступали к ягнятам по трубке, имитирующей пуповину. По ней же отводили углекислый газ. Газообмен в искусственной матке осуществлялся без насоса, так что легкие ягнят не задействовались. И это хорошо, поскольку преждевременное начало дыхания у недоношенных млекопитающих замедляет развитие легких.

В искусственной матке ягнята «созревали» с такой же скоростью, как и их сородичи в настоящих матках. И это не может не радовать. Однако испытания устройства пока не окончены, скорее всего, понадобится еще около полутора лет для их завершения. А в случае успеха можно будет говорить о клинических испытаниях на недоношенных детях.

123

Разные разности

09.08.2022 17:00:00

…температура в Арктике растет в четыре раза быстрее, чем глобальное потепление

…около половины оплодотворенных яйцеклеток погибает очень рано, еще до того, как мать узнает, что она беременна

…если вы хотите найти безопасный район для проживания, выберите тот, где жители доверяют друг другу и выгуливают много собак…


>>
05.08.2022 17:00:00

Многие самки пауков съедают своих партнеров после спаривания, и большинство самцов относятся к этому покорно. Но есть пауки, которых такое положение вещей не устраивает. И они стараются удрать в самый последний момент.

>>
03.08.2022 17:00:00

Израильские ученые уверены, что взаимная симпатия с потенциальным партнером зависит от того, насколько хорошо они могут синхронизировать свои тела.

>>
01.08.2022 17:00:00

Ученые из Университета Ньюкасла обнаружили новые типы бактерий, которые прилипают к плавающим в морской толще частицам микропластика и путешествуют на них по океану.

>>
26.07.2022 16:00:00

Почти в половине проб воды, взятых из рек по всему миру, присутствуют биологически активные компоненты лекарств в концентрациях, от которых можно ожидать экотоксикологических эффектов.

>>