Может ли человек отрастить новую печень? Зачем человеку три тонны крови? Куда пропала мода на лечение стволовыми клетками? Сколько стоит клонировать любимого котика? Нужны ли человеку крылья? Как русские использовали пенициллин задолго до его открытия? В каких тайных лабораториях создают универсального солдата? Обо всем этом и многом другом главному редактору «Аргументов недели» Андрею Угланову рассказывает Всеволод Ткачук, академик РАН, биохимик, декан факультета фундаментальной медицины МГУ, директор Института регенеративной медицины Медицинского научно-образовательного центра МГУ.
Вечный бой
— Регенеративная медицина может помочь тысячам людей, ставшим жертвой увечий? Как Змей Горыныч в сказках — отсекли ему голову, а на ее месте три вырастают.
— Мечта о сказочной регенерации не случайна. Практически все органы и ткани человека регенерируют. И люди об этом знали всегда. Они видели, что регенерируют все животные. Особенно, простые. Если порубить на кусочки плоского червя, из каждого кусочка вырастет новый полноценный организм, с головой и хвостом, и со всеми внутренними органами. Регенерируют конечности у земноводных, хвосты у ящериц. Но регенерирует и человек! Если отрезать кусок печени, она восстановится. Регенерируют кости. Оказалось, что регенерирует даже головной мозг. Но он регенерирует не путем деления и появления новых нейронов. Отрастают новые отростки нервных клеток, которые иннервируют разные ткани. И объем регенерации у человека очень большой. За время жизни человека он превышает 10 тонн! У человека за день обновляется килограмм клеток.
— Десять тонн!
— Кто-то считает, что 20 и даже 30. Только клеток крови из костного мозга образуется 3 тонны. Мы обновляемся с колоссальной скоростью. Клетки крови обновляются за считанные недели, печень — за год. Благодаря этому мы и живем. Человек — это движущийся автомобиль, у которого на ходу меняется масло, фильтры, колеса и подвеска. Свои 70 или 100 лет мы живем благодаря этому постоянному обновлению. Жизнь начинается с процесса регенерации и заканчивается, когда эта функция начинает затухать и органы больше не могут обновляться.
— Почему регенерация затухает через 70 лет?
— У всех органов и тканей свои функции и своя скорость изнашивания Почему клетки крови быстро восстанавливаются? Потому что они все время «на войне». Белые иммунные клетки постоянно атакуют любую инфекцию или чужеродное тело, попавшее в кровь. Для этого они производят свободные радикалы. Они, как солдат с гранатой, подрывают себя вместе с пришельцем и погибают. Красные клетки крови — эритроциты — переносят кислород. А для всего живого это самое опасное вещество, окислитель. Он производит энергию, сжигая пищу и погибшие клетки. Наша энергия получается из углеводов, белков, жиров, сгорающих до углекислого газа и воды. Это настоящая печка, которая не горит без кислорода. Эритроциты, которые переносят кислород, тоже страдают, у них окисляется мембрана и они погибают. Поэтому клетки крови и нуждаются в постоянном пополнении. Печень перерабатывает токсические вещества, попавшие в наш организм с пищей. Почка фильтрует вредные вещества, попадающие к нам с воздухом или водой. Они от этого страдают и их тоже надо обновлять. Но механизмы пополнения новых клеток истощаются. После зачатия эмбрион формирует органы. Этот процесс продолжается и после рождения. При этом с самого эмбриогенеза закладывались недифференцированные клетки, которые называются стволовыми. Они, как ствол дерева. И они сохраняются в каждом нашем органе. Когда другие клетки стареют, накапливают дефекты при каждом делении или подвергаются токсическому воздействию, или гибнут от разных причин — нехватки кислорода, температуры — то тут же поступает сигнал в нишу стволовой клетки. Она мгновенно приходит на помощь и восстанавливает поврежденную клетку, фактически, превращаясь в нее, молодую и здоровую. Стволовые клетки расходуются в течение жизни человека. Когда человек болеет, они расходуются с повышенной скоростью. И в какой-то момент их просто перестает хватать на залатывание дыр.
— Лет 10 назад было повальное увлечение этими стволовыми клетками. Ими лечили все болезни. И вдруг это все сошло на нет и исчезли любые упоминания этих клеток.
— Стволовые клетки были открыты в России еще в прошлом веке, в 1909 году. Когда выяснилось, что они расходуются за всю жизнь, то первой простой идеей было изъять эти клетки из организма, каким-то образом нарастить и вернуть обратно. Рецепт вечной молодости. Лет 20 назад этим занимались вовсю и у нас, и на Западе. Это был очень опасный период. Ведь никто не проверил — а что, собственно, вырастет? Вы вернули клетку в организм. А откуда ей знать, что именно вы хотели бы «подремонтировать»? Вы вкололи ее в сердце. А откуда ей знать, что нужно сформировать? Кардиомиоцит (мышечная ткань) или фибробласт (соединительная ткань), рубец в сердце? Этот механический подход был слишком примитивен без нужного исследования, и он ни к чему не привел. Стволовые клетки погибали, потому что они должны были попасть не просто в организм, а именно в свою нишу. Но был и плюс. Из этих клеток вне организма научились выращивать органы. Например, вырастить из клеток человека мочевой пузырь и ему же его потом имплантировать. Из них выращивают зубы и целые челюсти, щитовидную железу. Выращивают морфологически простые структуры. Сложные, такие как почка, головной мозг, пока еще не научились.
— Это пока в виде опытов или уже применяется для «полевого использования»?
— В хороших научных центрах это уже делается на практике. Я знаю пациентов, которые уже живут с такими выращенными органами. И живут уже достаточно долго, лет десять. Любая научная находка достигает технологического применения спустя десятилетия. Сейчас это делается по специальным разрешениям под специальным контролем. Такие центры есть в Казани, Санкт-Петербурге, в Томске, в Москве. Но пока это только приближается к переходу в практику, в систему здравоохранения.
Эволюция эмбриона
— Недавно я был в НИИ животноводства. Его руководитель, Наталья Зиновьева, показала мне клонированную корову. Мало того, у нее уже был теленок. Регенерацию можно сравнить с клонированием?
— Клонировать можно любых животных. В Америке бабушки давно заказывают клонирование своих котиков, чтобы, когда тот умрет, получить точно такого же. Причем, стоит это уже довольно разумных денег. Если раньше счет шел на десятки тысяч долларов, то сейчас можно уложиться в одну тысячу. Клонируют породистых лошадей, собак. Но клонирование человека запрещено международной конвенцией, которую мы тоже подписали, поскольку клонирование затрагивает генетическую структуру человека. Длина ДНК человека в одной клетке составляет порядка полутора метров, если ее раскрутить. А детально мы ее не знаем. Мы прочитали геном человека и оказалось, что только 2 процента длины ДНК, в которой записана наша наследственность, работает по принципу один ген — один белок — один признак. Всего 3 сантиметра от полутора метров. А что дальше — неизвестно. В последние десятилетия выяснили функцию еще 3 процентов. На них записана структура уже не белков, а регуляторных РНК, которые определяют судьбу клетки. Вторгаться в ДНК, зная лишь 5 процентов ее функции, нельзя.
— На Западе процесс переделывания людей из одного пола в другой идет лавинообразно. Они там насчитали кроме мужского и женского пола еще, кажется, четырнадцать.
— Это очень серьезная опасность. Многие из этих людей действительно психически страдают. Но помогать им надо по-другому. Эти люди, переделанные ножом в другой пол, не дадут потомства. Они не пошлют в далекое будущее поколение внеполых людей. Генетика-то у них все равно останется нетронутой. А когда ученые берутся за клонирование, они должны помнить, что могут испортить, грубо говоря, всю породу. Это вмешательство не должно затронуть сферу воспроизводства потомства. Можно клонировать любые ткани. Но нельзя затрагивать механизм, который производит половые клетки. Потому что мы не можем предсказать, как это отразится в будущем. Это может затронуть все человечество. Оно может быть поражено уродством или вообще стать другим. Например, невероятно плодовитым или, наоборот, бесплодным. Может измениться его поведение.
— В этих оставшихся 95 процентах может скрываться что-то, что может полностью переделать человека, как в фантастических фильмах, где люди умеют летать.
— Конечно. Все это есть в генетическом аппарате. Если посмотреть на развитие эмбриона, то можно увидеть удивительные вещи. До пятого дня развития все клеточки эмбриона одинаковые. Любую из них можно вынуть и вырастить из нее новый эмбрион. Так получаются однояйцевые близнецы. А потом начинается специализация, появляются органы, закладки тканей. Но в процессе эмбриогенеза у человека есть и жабры, и хвостик, и крылья. Эмбрион повторяет путь эволюции человека.
— То есть, если на стадии «крылатости» развитие эмбриона пусть по другой программе, мы можем получить человека с крыльями?
— У него в генетике это записано. Иногда дети даже рождаются с хвостом или жабрами. Иван Петрович Павлов, нобелевский лауреат, физиолог, говорил, что болезни — это не наказание Господнее. Это лаборатория Создателя. Это нужно, чтобы в критической ситуации твой род выжил. Какие только катаклизмы ни случались за миллионы лет на Земле! Природа так сохраняет информацию. Все этапы развития записаны в этих молекулах ДНК.
Универсальный солдат
— В 2018 году была принята госпрограмма развития генетических технологий. И вдруг о ней перестали говорить. Может быть, ее просто засекретили и сейчас где-то в недрах тайных лабораторий выращивают летающих людей или людей, которые могут плавать под водой без специального снаряжения?
— Мне об этом ничего не известно. Но я не сомневаюсь, что если мы этот техногенный, металлический этап военных действий переживем, то следующим этапом точно будет биологическое оружие. Наверное, в этом направлении что-то делается, но я об этом не знаю. И я надеюсь в своей жизни с этим не столкнуться.
— Сейчас говорят о редактировании человеческого генома. Говорить о добрых намерениях не приходится, сейчас все работает на оборону. Наверняка, в каких-то лабораториях идут исследования для того, чтобы создать универсального солдата, который бы не реагировал на радиацию, видел бы в темноте, имел стальные мышцы и другие невероятные способности. Возможно ли это?
— Для того, чтобы понять причины болезни, мы переносим эти мутации и дефекты в эмбрионы мышей и на них испытываем лекарства. Это и есть редактирование генома. Это очень полезно. Этот этап очень прицельный, очень точный. Мы ставим ту букву, которую хотим, или запятую там, где хотим. Но мы не уверены, что этим не поставим еще пять запятых где-то в другом месте, на других страницах текста, которые даже не видим. 95 процентов текста нам недоступно. Поэтому применять этот метод на человеке крайне опасно. Наверное, чтобы вывести универсального солдата, что-то сделать можно. Например, у человека есть центр боли. Можно его выключить и получить солдат, нечувствительных к боли. Для каких-то задач это полезно, но это крайне вредно для самого человека. Боль — сигнал о неблагополучии. Заглушать боль опасно. Она тебе подсказывает — не беги, у тебя сердце болит. Выпил анальгин, побежал и получил инфаркт. Нарастить мышцы этим солдатам? Но они перераспределят кровь в организме. Это не будут здоровые счастливые люди. Это будут роботы. Но самое опасное в том, что когда вы меняете геном, вы меняете его на половых клетках. И у этого человека будет потомство, у которого изменения в клетках будут навсегда. Есть путь проще — можно клонировать любую инфекцию, любые вирусы и бактерии. Можно разрушить иммунную систему и сделать человека беззащитным перед любой инфекцией. Вот какого оружия я опасаюсь в будущем.
— Тогда вернемся к теме помощи людям.
— Аристотель писал, что гладиаторам к ране прикладывают сырое мясо для заживления. И мы сейчас знаем, что сырое мясо действительно выделает вещества, которые вызывают регенерацию. И теперь мы можем использовать не сырое мясо, а вводить для заживления ран именно эти вещества. Мы можем излечивать трофические язвы. В России для излечивания гнойных ран прикладывали к ним заплесневевший хлеб. То есть использовали пенициллин задолго до его открытия. Китайцы для ускорения сращивания костей вшивали туда кораллы. Кораллы скрепляли кость и ускоряли ее формирование. Человечество всегда искало способы регенерации. Сейчас мы можем создавать лекарства, которые будут вызывать процессы обновления клеток в организме, чтобы мы жили дольше. Вот чем отличается регенеративная медицина. Она не создает химические вещества, которые влияют на живые клетки. Она подсматривает, как это сделала природа, потом проверяет это на клетках сначала животного, потом человека, а потом начинает искать эти вещества в организме самого человека и стимулировать их выделение или тормозить выделение веществ, которые мешают.
Привилегия МГУ
— Вы декан факультета фундаментальной медицины МГУ. У вас на одного преподавателя числится всего 4 студента.
— Врач — самая дорогостоящая по подготовке профессия. В зарубежных университетах врача готовят обычно 8 лет. Потом еще 3 года резидентура и ординатура. Только через 11 лет он становится сначала помощником врача, а потом самостоятельным врачом. Это очень дорого и долго. И это очень индивидуально. В России было шестилетнее образование. Наш факультет перешел на семилетнее. Мы никого не разоряем и живем за счет своего ресурса. В год мы берем всего 120 врачей. Не тысячи, как в других вузах. Еще с советских времен мы имеем право иметь соотношение студентов и преподавателей не 40 к 1, не 20 к 1, и даже не 10 к 1, а 4 к 1. Это привилегия МГУ. Университет не подчинен напрямую никакому министерству и имеет свой бюджет. Назначение нашего ректора подписывает глава государства. У нас и обучение стоит официально в полтора-два раза дороже, бюджет выделяется парламентом. Но реально на нашем факультете не четыре студента на одного преподавателя, а два. Наших студентов учат еще 8 факультетов. Это обязательное условие классического медицинского образования, которое было в России до 1930 года, и которое мы восстановили в МГУ. За нами пошли многие другие классические университеты. Наши студенты учат математику на механико-математическом факультете, химию на химическом, иностранные языки на инязе, и только последние четыре года уже полностью у нас. Только так можно дать фундаментальное образование. Нужно, чтобы человек имел глубокое естественнонаучное образование. Для этого его должен учить не тот, кто пересказывает учебники, а тот, кто развивает эту науку. И обучение должно идти глаза в глаза, а не когда перед тобой тридцать слушателей, которых ты толком не знаешь. Практически все наши выпускники идут работать в клиники как врачи. С третьего курса они делали курсовые исследовательские работы, на шестом — дипломные. Именно исследовательские! Это дорого, но это очень важно. Когда мы на год продлили обучение, мне говорили, что никто к нам не пойдет. Но конкурс только вырос. При том, что у нас учиться дорого, вырос даже набор внебюджетников. У нас 55 бюджетников и столько же внебюджетников.
— Представьте ситуацию. Российский фонд фундаментальных исследований РФФИ объявляет грант для вашего факультета — создать условия, чтобы сохранить мозг умершего великого ученого до того момента, когда будут созданы нейросети, к которым можно было бы подключить этот гениальный мозг с его гигантскими знаниями и он бы функционировал. Взялись бы за такую работу?
— На самом деле вовсе не обязательно сохранять морфологию мозга, чтобы там осталась память. Она может стираться и исчезать — как в живом человеке, так и в неком зафиксированном состоянии. Но информацию можно считывать. Ее можно накапливать в «облаках» или посылать в искусственный интеллект, который будет обладать всеми теми знаниями и тем же интеллектом, что имелись у реципиента. Но будет ли у него присутствовать способность к творению? Философы говорят, что будет. Физиологи высшей нервной деятельности тоже говорят, что будет. Говорят, мозг человека — самое сложное устройство во Вселенной. Не знаю, насколько это так, но в нем действительно миллиарды клеток, от каждой из которых идут десятки тысяч контактов к другим клеткам. Это постоянная коммуникация, которая пока не подлежит описанию. Мы можем изучать только некоторые из сигналов. Но я заверяю, что иммунная система не менее сложна. На данном этапе сохранить мозг конкретного человека — это фантастика. Но когда-то многое было фантастикой. Когда-то в стенах МГУ на кафедре физиологии биофака учился Владимир Петрович Демихов. В 1946 году он пересадил сердце от одной собаки к другой. Спустя год пересадил почки. Еще через год — легкие. И собаки жили! Он даже пришил голову одной собаки к другой. Получилась двухголовая собака, и они ели каждая из своего блюдца. Это создатель всей мировой трансплантологии. Но в реальную медицину это пришло гораздо позже. Впервые сердце человека пересадил Валерий Иванович Шумаков в 1986 году. Через 40 лет после опытов Демихова. Великий хирург Майкл Дебейки, убеждавший, что нам нужно открыть свою клинику при факультете, говорил, что самая великая медицина ХХ века — русская, а шунтированию его научил Демихов. Через год после встречи с Демиховым Дебейки прошунтировал сердце человека и оказался на первой полосе «Таймс», где его назвали величайшим и писали, что он спас человечество от инфаркта. А Демихов так людей и не оперировал. Мой учитель, Сергей Евгеньевич Северин, говорил нам: «Корни науки горьки, зато плоды ее кислы». Так и есть. Если ты сделал открытие, не жди, что завтра тебя завалят цветами. Дай Бог в принципе дожить до времени, когда кто-то признает, что твое открытие чего-то стоит.