Перенос активных агентов с помощью бактерий наиболее схож с липосомной техникой. Известно, что бактерии способны реагировать на специфические биохимические сигналы. Это позволяет направлять бактерии в желаемые ткани или части организма, где бактерия, по другому биохимическому сигналу, остановится и «разгрузится», т. е. освободится от прикрепленной к ней наноразмерной молекулы-устройства — здесь помогут знакомые нам дендримеры — с различными полезными свойствами: оптическими, электрическими, магнитными или медицинскими.
Но в случае бактерий есть существенное отличие. По-видимому, чтобы сделать бактерии эффективными переносчиками, необходимо вывести их новые «породы», как это мы делали с домашними животными. Правда, речь идет не о селекции, а о направленной генной инженерии.
Бактерии, безъядерные микроорганизмы — довольно живучие создания и обитают в различных средах. Для ряда бактерий такой средой являемся мы с вами, и не потому что болеем. Многие бактерии находятся в симбиотических, в том числе в мутуалистических, отношениях с другими организмами. Под словом «мутуализм» скрывается очень важное — мы не можем жить друг без друга. В буквальном смысле слова «жить». По существу, бактерии — пусть обособленная, но жизненно необходимая часть нашего организма. Конечно, речь идет именно о тех бактериях, которые установили с нами симбиотические отношения. Мы хорошо знаем, что бактерии населяют желудочно-кишечный тракт животных и человека и необходимы для нормального пищеварения. Так, в кишечнике человека в норме обитает от 300 до 1000 видов бактерий общей массой до килограмма, а численность их клеток в 10 раз превосходит численность клеток человеческого организма. Микрофлора — а именно так называют совокупность симбиотических бактерий организма — по существу является дополнительным «органом», который отвечает за пищеварение и защиту организма от инфекций. Таким образом, переделывая бактерии, мы рискуем переделать самих себя!
Не следует также забывать, что бактерии лежат в основе нашей трофической цепи. Все то, что мы едим, начинается с растений. А растения без прикорневых (почвенных) бактерий не растут — без них нет почвы! Да и «перевариваем» мы их, как правило, в желудке коровы (или другого травоядного), точнее, в его самом большом отделе, называемом рубцом. Именно рубец содержит те бактерии, которые переваривают целлюлозу.
Бактерии лежат в основе и других трофических цепей — на суше и в океане. И, переделывая бактерии, мы должны помнить, что бактерии размножаются. Что будет, если чуть-чуть переделанная бактерия заместит первоначальную в какой-нибудь из пищевых цепей? И при этом не выполнит какую-то функцию, отведенную ей природой?
Этот риск, наверное, неправильно называть экологическим. Речь идет о более системных возможных нарушениях — нарушениях основ функционирования биогеоценоза.
Краткая таблица рисковРиск подмены врача лекарством.
Риск кардинального пересмотра принятых в медицине процедур и сложившихся подходов.
Риски консервативности медицины при одновременном внедрении принципиально новых методов.
Риски мутуалистических отношений человека и микрофлоры. Переделывая бактерии, мы рискуем переделать самих себя. Риски нарушения трофических цепей как основы функционирования биогеоценоза.
4.4. Homo autofaber. Запчасти для любимой
Разговоры о том, что технологически мы можем достичь бессмертия, во всяком случае фантастического удлинения жизни, ведут к пересмотру огромного пласта наших собственных убеждений.
Сергей Николаевич Ениколопов[65]
Нанотехнологии находят свое применение в медицине не только как инструменты: диагностические приборы и средства, приборы поддержания жизни, хирургический и в целом медицинский инструмент, не только как препараты: новые, ранее невозможные лекарственные препараты и средства их доставки, но и как средство по «ремонту» тканей и органов человека.
Искусственная кровь — давно известная тема. Так, плазмозамещающие средства уже есть — тут нанотехнологии не нужны. Достаточно упомянуть разработанный в 1997 г. перфторан, называемый «голубой кровью», — плазмозамещающее средство на основе перфторорганических соединений. В этом же ряду перфукол, разработанный в Гематологическом научном центре РАМН, и японский флюозол-ДА. Но настоящая искусственная кровь, содержащая необходимые клетки, как переносящие кислород, так и другие, не может быть сделана на современном уровне наших умений из неживого материала. Но выход есть. Этот выход — так называемые стволовые клетки. Клетки в организме разные, с разным строением и разными функциями. Но все они — результат дифференциации так называемых стволовых клеток. История стволовых клеток связана с клетками крови. Сам термин «стволовая клетка» был введен в научный обиход русским гистологом Александром Александровичем Максимовым (1874–1928). В 1909 г. он постулировал существование стволовой кроветворной клетки — этакого обобщенного лимфоцита. Но современное понимание стволовой клетки иное.
Эмбриональная стволовая клетка — это «незрелая» клетка, способная к самообновлению и развитию в специализированные клетки организма. Это клетка, геном которой находится в «нулевой точке»; механизмы, определяющие специализацию, еще не включены, из них потенциально могут развиться любые клетки. Итак, стволовые клетки — это те клетки, из которых произошли все клетки нашего организма — и клетки печени, и клетки мозга, и все остальные. Просто они дифференцировались или специализировались. Из клетки печени клетку кожи уже не сделать, равно как и наоборот, а вот из стволовой — можно и то, и другое. Но что более важно — из клеток кожи новую кожу не вырастить. Нужны промежуточные стволовые клетки кожи. Во взрослом организме стволовые клетки — правда, они не такие же универсальные, как эмбриональные, — находятся в основном в костном мозге и в очень небольших количествах во всех органах и тканях. Они обеспечивают восстановление поврежденных участков органов и тканей и не только поврежденных, ведь клетки не вечны — их надо замещать.
Но где брать стволовые клетки? Их запас у каждого человека ограничен, да и рассредоточен. Инженерия клеток — один из методов бионанотехнологий — дает нам шанс их получения. Во-первых, мы можем в чужую эмбриональную клетку вставить наш геном, так же как мы делали, получая ГМО. Во-вторых, мы можем попытаться переделать обычную клетку в стволовую, пусть и промежуточную.
И тогда мы можем вырастить новую кожу вместо утраченной, например при пожаре, вырастить новый кровеносный сосуд, новую печень.
Новую? А если дополнительную? Шутка?
2007 год. Уроженец Кипра Аркадиу Стэлиус, известный как австралийский «художник» Стеларк, имплантировал себе под кожу руки дополнительное ухо, сделанное из человеческого хряща (рис. 4.7). Да, ухо не функционирует, однако «художник» имплантировал в него микрофон, чтобы другие слышали по сети Интернет то, что воспринимает его новоприобретенное ухо.
А теперь представьте, что ухо сделано с применением технологии стволовых клеток. И не только ухо, но и соответствующие нервные окончания. И ухо слышит, и дополнительная третья рука работает, и далее «по тексту»: и лишнее сердце обеспечивает выживаемость в условиях современного боя…
Рис. 4.7 Третье ухо «художника» Стэлиуса[66]
«Усовершенствование», а по сути калечение людей, может стать потребностью и нормой, например военной или для освоения планет Солнечной системы. В Средние века специально уродовали детей, чтобы они становились карликами — была такая потребность в шутах. Авторы не уверены, что с тех пор мы, люди, стали лучше, ведь никого не смущают профессиональные заболевания и практически гарантированная инвалидность боксера-профессионала от регулярных сотрясений головного мозга. При этом эстетические возражения (ведь в отличие от сотрясения третью руку видно) вряд ли сработают. О снятии этических возражений уже начали заботиться — и среди первых «художник» Стэлиус.
Со стволовыми клетками связано и следующее важное обстоятельство. Кроме «экзотических» применений стволовые клетки, как ожидается, будут эффективным средством продления жизни. Клетки мозга, как предполагают, могут жить дольше, чем «короткоживущие» клетки человеческого тела. Вот тут-то и выходят на сцену стволовые клетки. Во-первых, их инъекции позволяют увеличить ресурсы организма человека. Конечно, речь идет об инъекциях собственных стволовых клеток человека, а не о моде на омолаживание инъекциями стволовых клеток эмбрионов. Во-вторых, возможна пересадка искусственно выращенных тканей, а впоследствии органов, без их отторжения иммунной системой.
