К 2035 году популяризатор науки и футуролог Мичио Каку прогнозировал появление в свободной продаже различных «запчастей» для человеческого организма. Половина отведенного срока уже прошла (прогноз был сделан в 2011 году). Промежуточные успехи ученых, позволяющие рассчитывать на обновление человеческого организма как автомобиля в сервисе, связаны со свиньями.
В 2022 году индекс широкого рынка акций США (S&P 500) потерял 19%, показав самый большой убыток со времен пузыря доткомов. За этот же год цена одной акции компании United Therapeutics увеличилась на 41,42%. Ее дочернее подразделение Revivicor занимается ксенотрасплантацией. На сайте Revivicor указано, что компания использует генномодифицированные органы свиней для преодоления дефицита человеческих органов, предназначенных для трансплантации.
Дефицит человеческих органов — огромная проблема во всем мире. В США более 400 тысяч человек живут с пересаженными функционирующими органами, однако около 40% пациентов, ожидающих трансплантации, умирают, так ее и не дождавшись. Люди вынуждены стоять в очереди за нужным органом годами. В среднем в Москве срок ожидания трансплантации почки составляет два-три года.
Изначально специалисты Revivicor занимались проблемой аллергии, не позволяющей некоторым людям есть свиное мясо. Виновником оказался сахар альфа-гал (alpha-gal или галактоза-альфа-1,3-галактоза), который содержится практически в любом красном мясе, например, говядине, свинине и баранине. Кстати, заполучить подобную аллергию, особенно неприятную для любителей шашлыков, можно после укуса некоторых видов клещей, например, таких как Amblyomma americanum1 (в России не водятся, но встречались). Этот же сахар является препятствием к пересадке органов животных, так как антитела к нему — иммуноглобулины IgG — есть у большинства людей. Специалисты Revivicor вырастили генномодифицированных свиней GalSafe, у которых не было сахара альфа-гал. В декабре 2020 года управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило продажу и употребление в пищу свинины GalSafe2. Разработчик продукта указал, что изначально намерен продавать мясо онлайн, а не в супермаркетах.
Уже в 2021 году ученые осуществили эксперимент над человеком. В медицинском центре Университета Нью-Йорка впервые была проведена успешная операция по пересадке почки свиньи, выращенной Revivicor, пациентке с нарушением функции почек, у которой ранее диагностировали смерть мозга. При жизни женщина хотела пожертвовать свои органы, но не подходила для традиционного донорства, поэтому семья согласилась провести эксперимент, прежде чем ее отключили от системы жизнеобеспечения. После операции почка работала нормально: показатель креатинина вернулся к норме, а производство мочи было сопоставимо с его объемами у здорового человека. Медики наблюдали за реципиентом 54 часа после операции, за это время не было замечено никаких признаков отторжения.
Наконец, в 2022 году врачам Университета Мэриленда совместно со специалистами Revivicor удалось пересадить сердце свиньи с отредактированным геномом 57-летнему Дэвиду Беннетту, который умирал от сердечной недостаточности и тяжелой аритмии. По медицинским показаниям ему нельзя было использовать искусственный клапан или ждать человеческого органа, и медики получили экстренное разрешение FDA на проведение операции.
До обострения своей болезни Беннет жил в дуплексе неподалеку от своей сестры, работал разнорабочим, болел за «Питтсбург Стилерс» и проводил время со своими пятью внуками и собакой Лаки3. Когда к нему подошел врач, Бартли Гриффит, проводивший операцию, и рассказал про свиное сердце, Дэвид уже несколько недель находился в больнице, прикованный к постели.
«Таких трансплантаций никогда не было, но мы думаем, что сможем ее сделать», — сказал пациенту Гриффит.
«И что, я буду хрюкать?» — рассказывал позже врач о реакции Беннета.
«У меня два варианта: сделать эту пересадку или умереть, — говорил Дэвид Беннет за день до операции. — Я хочу жить и знаю, что такая операция — как выстрел в темноте, но это мой последний шанс». Он также сказал, что ему надоело лежать на больничной койке и ничего хуже смерти с ним не случится.
У свиньи, подготовленной для операции, были отключены сразу 10 генов. Ученые добавили гены, снижающие активность иммунитета против чужеродных тканей, и отключили ген, потенциально отвечающий за чрезмерное увеличение сердечной ткани. За несколько часов до операции сердце поместили в специальный бокс, разработанный шведской компанией XVIVO, в котором орган находился в насыщенном кислородом растворе при температуре 8°C4.
Информация об операции вызвала возмущение в обществе: журналисты раскопали, что в молодости Беннет якобы стал причиной серьезной травмы человека, из-за которой тот смог передвигаться только в инвалидной коляске. Будущий обладатель пересаженного сердца, согласно этим сведениям, увидел на коленях этого человека свою жену и напал на него с ножом. Некоторые люди писали соцсетях, что Беннет не достоин нового сердца даже от свиньи.
После операции сердце заработало и, по оценкам лечащего хирурга, функционировало «как рок-звезда». Это было первое свиное сердце в истории, пересаженное человеку (хотя отдельные свиные сердечные клапаны используются в качестве трансплантатов несколько десятилетий). Дэвид Беннет хорошо себя чувствовал в течение почти 40 дней, но, к сожалению, скончался. Как утверждает лечащий хирург, причина смерти заключалась не в отторжении тканей, а в свином цитомегаловирусе из семейства герпесвирусов, который вызывает у свиней пневмонию и ринит. Через 20 дней после операции в анализах крови Беннета был обнаружен этот вирус, но из-за небольшой концентрации врачи сочли результат ошибочным (к том же свиньи из лаборатории считались по умолчанию стерильными), а к следующему взятию анализа вирус бурно размножился. Несмотря на применение противовирусных средств, используемых при лечении ВИЧ, и введение антител из донорской крови, самочувствие пациента ухудшалось, что в дальнейшем привело к сердечной недостаточности, цитокиновому шторму и смерти.
Пересадка кожи и нервов — еще одно растущее направление, связанное с «отредактированными» свиньями5. Такие животные начали применяться в качестве доноров кожи для пострадавших от ожогов. Обычно врачи полагаются на человеческую кожу умерших людей в качестве временного трансплантата, пока пациенту не сделают пересадку собственной кожи. Но человеческая кожа не всегда доступна. Компания Alexis Bio (ранее XenoTherapeutics) проверила кожу свиней на шести людях с ожогами третьей степени. Искусственная кожа свиньи, по-видимому, на начальном этапе работает не хуже человеческой, во всяком случае, врачам удалось обеспечить заживление ран в течение 9 дней с помощью такого решения.
Еще один стартап, Axonova Medical, разрабатывают трансплантаты нервов из тех же пород свиней. Директор по исследованиям Axonova Критика Катияр и ее коллеги используют нейроны эмбрионов свиней Revivicor и выращивают из них нервы длиной до 5 сантиметров. Но пока их пересаживают только крысам или макакам для лечения повреждений периферических нервов.
Переселение
А если люди будут не только ремонтировать ветшающее тело, но и научатся загружать сознание в компьютер? В 2016 году основатель все той же биотехнологической компании United Therapeutics Мартин Ротблатт утверждал, что переселение сознания человека в тело робота — вопрос скорого будущего.
«В 60-х годах пересадка органов казалась столь же нереальной. Люди называли это сумасшествием, — рассказывал Ротблатт. — А сейчас трансплантируется 400 органов ежедневно».
Гипотетическая технология сканирования и картирования головного мозга, позволяющая перенести сознание человека, называется Mind uploading («загрузка сознания»). Существует даже наука, занимающаяся исследованием проблемы переселения сознания — сеттлеретика (от англ. «settler» — переселенец).
В 2004 году Генри Маркрам, ведущий исследователь Blue Brain Project, заявил, что провернуть такой фокус будет очень сложно. «В мозгу каждая молекула представляет собой мощный компьютер, и нам нужно будет смоделировать структуру и функции триллионов и триллионов молекул, а также все правила, управляющие их взаимодействием. Вам буквально понадобятся компьютеры, которые в триллионы раз больше и быстрее, чем все, что существует сегодня», — полагал Генри Маркрам.
Пять лет спустя, после успешного моделирования части мозга крысы, Маркрам был гораздо смелее и оптимистичнее. В 2009 году в качестве директора проекта Blue Brain Project он заявил, что «детализированный и функциональный искусственный человеческий мозг может быть построен в течение следующих 10 лет». Менее чем через два года проект был признан плохо управляемым, а его требования преувеличенными, и Маркрама попросили уйти в отставку.
Были и другие предсказания. Один из наиболее проницательных футурологов, технический директор Google Рэй Курцвейл (Ray Kurzweil), в 2013 году объявил, что люди смогут оцифровывать свой мозг к 2045 году. До сих пор большинство прогнозов Курцвейла сбывались. В тот момент, когда Интернет объединял всего несколько систем, находящихся в одном здании, Курцвейл предсказал, что эта паутина станет всемирной. Курцвейл также предвосхитил появление экзоскелетов и победу компьютера над чемпионом мира по шахматам.
В 2021 году компания Google и ученые Гарвардской лаборатории Лихтмана перенесли один кубический миллиметр мозга в «цифру». Получилось 225 миллионов 2D-снимков. После сканирования изображения передали поисковому гиганту для создания 3D-картинки. При помощи системы облачных вычислений и ИИ-алгоритма Google объединила все фрагменты в 3D-модель, ее объем составил 1,4 петабайта, то есть около 700 компьютерных дисков по 2 Тбайт.
В 2023 году заканчивается десятилетний проект The Human Brain Project (с англ. — «Проект Человеческий Мозг»), который в значительной степени финансируется Европейским Союзом и предусматривает создание совместной информационной инфраструктуры. В проекте участвуют сотни ученых из 26 стран мира и 135 партнерских института. HBP ставит целью создать первую в мире модель мозга человека и грызунов. С бюджетом 1,6 млрд. долларов США проект HBP является беспрецедентным по своим масштабам и крупнейшим в истории изучения человеческого мозга. На первый взгляд, каких-либо впечатляющих результатов, похожих на сюжеты фантастических романов, ученые, работающие над HBP, пока не достигли, однако они все же создали цифровую исследовательскую инфраструктуру EBRAINS для решения одной из старейших загадок нейробиологии: дихотомии структуры и функций мозга.
Кеннет Д. Миллер, профессор неврологии в Колумбийском университете и содиректор Центра теоретической неврологии, в 2015 году выразил сомнение в практичности загрузки сознания. Его главный аргумент заключается в том, что реконструкция нейронов и их связей сама по себе является сложной задачей, но далеко не достаточной. Работа мозга зависит от динамики обмена электрическими и биохимическими сигналами между нейронами, поэтому захвата их в одном «замороженном» состоянии может оказаться недостаточно. Кроме того, природа этих сигналов может потребовать моделирования вплоть до молекулярного уровня и выше. По этой причине, не отвергая идею в принципе, Миллер полагает, что сложность «абсолютного» дублирования индивидуального разума непреодолима в ближайшие сотни лет.
Сегодня возможность загрузки своего мозга в машину пока рассматривается лишь в теории, но современные ученые уже изучают этическую сторону вопроса, сформулированную в виде «парадокса Тесея». Тесей, как мы знаем, выбрался из лабиринта, убил Минотавра и вернулся из своего путешествия на корабле, который греки сохраняли долгое время, меняя доску за доской.
Останемся ли мы людьми, если заменим все свои органы, как доски на этом корабле, а мозг загрузим в компьютер?
- https://www.science.org/content/article/ticked-about-growing-allergy-meat[↑]
- https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-approves-first-its-kind-intentional-genomic-alteration-line-domestic-pigs-both-human-food[↑]
- https://www.washingtonpost.com/dc-md-va/2022/01/13/pig-heart-transplant-stabbing-david-bennett/[↑]
- https://www.xvivoperfusion.com/mfn_news/xvivos-preservation-technology-used-in-the-worlds-first-heart-xenotransplantation-pig-to-human/[↑]
- https://www.science.org/content/article/skin-nerve-transplants-genetically-modified-pigs-could-help-humans-organs-are-way[↑]