Клетки, подсаженные в мозг лягушек, активно росли, размножались и вели себя так, будто именно в этом месте их и "запрограммировала" природа.
Эти эксперименты немецкого ученого дали пищу для размышлений многим исследователям в разных странах.
У нас в стране они заинтересовали будущего академика, а тогда, в 20-30-е годы, молодого физиолога Петра Анохина, сформулировавшего позднее гипотезу системного созревания различных функций мозга в процессе его развития.
Известно, что у эмбриона так называемая экспрессия генов, то есть их естественная активность, ниже, чем у взрослого организма. Молодая ткань эмбриона, потенциально готовая к предстоящей работе, находится словно в летаргическом сне. И вывести ее из такого состояния раньше положенного времени могут другие, родственные ей ткани взрослого организма, где иммунная система уже сформировалась. Поэтому подсаженные к ним новые клетки ведут себя согласно русской пословице: "В чужой монастырь со своим уставом не входят".
Здесь и кроется квинтэссенция пересадок, отсюда идут ее возможности.
Любой новый участок становится в мозге хозяина компонентом уже действующих систем. Включенный в этот природный "перпетуум мобиле", он может действовать только так, а не иначе. Кстати, тут проявляется и другое:
пересадить мозговую ткань от одного взрослого организма другому никак нельзя. Увы, но это так. Отторжение чужеродной ткани - барьер пока непреодолимый.
В своих исследованиях мы доказали любопытный факт: приживаемость и синхронная деятельность мозга хозяина и имплантированного кусочка мозговой ткани эмбриона стали серьезным аргументом в пользу того, что существует особая мозгоспецифическая ДНК, общая для всех видов животных.
Однако вернемся к экспериментам.
Самое интересное на нынешнем этапе работ нашей лаборатории представляет пересадка участков мозга человека в мозг того же кролика.
- А зачем это нужно? - вправе спросить читатель.- Ведь кролик с фрагментом мозга человека не станет в будущем есть, пить, одеваться, двигаться, как представитель гомо сапиенс.
Конечно, не станет. Дело не в этом.
Важна сама возможность доказать, что и мозг человека приживается в мозге кролика, что на определенном эволюционном этапе, несмотря на значительную разницу между людьми и животными, общие гены помогают слаженному взаимодействию тканей в процессе развития.
И тут позвольте существенное уточнение: мозговая ткань эмбриона человека живет в голове кролика не на правах нахлебника. Благодаря своей высокой генетической активности (по данным ученых, около трети генетической информации, заложенной в человеке, "считывается" именно в мозге) подсаженные ткани эмбриона позволяют четвероногому, как нам удалось установить, усиливать функцию.
У кролика, говорят данные экспериментов, в голове создается новая система нервных связей, которая и помогает ему реагировать на окружающий мир по-иному, как раньше никогда не было свойственно.
К слову, невольно задумываешься о том, что в организме все раз и навсегда связано; пересадки создают различные системы нейронов в полушариях мозга, они же влияют и на медиаторы, и на пептиды, которые в свою очередь вступают в непосредственные контакты с вживленными в мозг клетками. Однако, несмотря на широкий спектр исследований, несмотря на, так сказать, массовый натиск, которому подвергается ныне мозг со стороны ученых, тайны тем не менее остаются. Необходимо еще выяснить, как реагирует мыслительный орган на подсаженный кусочек ткани эмбриона. Включается ли тот сразу же в работу или становится неким "балластом"? Ведь ни для кого не секрет, что хотя человеческий мозг и состоит из миллиардов нервных клеток, задействованы они далеко не полностью. В этом и кроется для исследователей загадка: чем же, собственно, занята основная месса нейронов? То ли они просто повышают общий уровень активности органа, то ли участвуют в каких-то пока еще нам неизвестных процессах.
В будущем, возможно, не столь уже далеком, у врачей появится возможность возвращать к жизни целые участки полушарий мозга благодаря пересадкам молодых тканей.
"Противогаз"
для наследственности
Рассказывает директор Азербайджанского института ботаники, членкорреспондент Академии наук республики профессор Урхан Алекперов.
Глобальное загрязнение биосферы отрицательно сказывается на наследственном механизме всего живого. Процессы приспособления организма к изменениям среды слишком пластичны, "тихоходны", чтобы защищаться от напора таких экстремальных и чуждых природе факторов, как негативные последствия НТР и урбанизации.
Конечно, мутации или изменения наследственных признаков живых организмов под воздействием природных факторов - мутагенов, таких, как, к примеру, естественная радиация, электромагнитные колебания, изменения температуры и климата, солнечная активность, происходили всегда.
Однако в последние 35-40 лет количество мутагенов в окружающей среде растет гигантскими темпами.
Подавляющее их число несвойственно живой природе. Я имею в виду прежде всего отходы энергетического производства, добывающей и перерабатывающей промышленности, химии, ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве, некоторые виды парфюмерии и бытовой химии, значительный перечень лекарственных препаратов, пищевые добавки, то есть все, что объединено понятием "антропогенные факторы". В отлаженном механизме взаимоотношения организма и среды возникла реальная угроза дисбаланса...
Наследственному механизму живого организма нужен своеобразный "противогаз", который бы препятствовал развитию нежелательных мутаций, приостановил бы "насильственную эволюцию", вызванную загрязнением биосферы.
Этим "противогазом" может стать предложенный нами так называемый компенсационный эффект.
В конце пятидесятых годов наука обнаружила химические соединения, способные тормозить темпы мутаций.
Это явление назвали антимутагенезом.
Я заинтересовался и занялся поиском и описанием антимутагенов в мире растений.
Отправной точкой работы стал общеизвестный факт: растения, в том числе и пищевые, в процессе эволюции выработали способность синтезировать вещества, функцией которых была борьба с болезнями и вредителями. К ним относятся, например, натуральные пестициды, обладающие, между прочим, генотоксичными свойствами.
Почему же "отягощенная генотоксинами" пища не приносила людям вреда? Да потому, что, как удалось установить, мы, сами того не ведая, употребляли ее в комбинациях с продуктами, содержащими "нейтрализаторы", или, как принято сегодня говорить, антимутагены.
Сегодня наука описала уже около двухсот антимутагенов, 70 из которых были открыты и впервые описаны в лаборатории физиологии мутагенеза нашего института. Такая активность как раз и была порождена идеей - снизить с помощью натуральных антимутагенов "давление", которое оказывала на генетический аппарат всего живого хозяйственная деятельность людей...
Мы смоделировали в лаборатории экстремальные условия риска для наследственности, которые вызывают вредные физические, химические, энергетические, пищевые, урбанические группы мутагенов, смоделировали и различные "смешанные среды".
В каждую из сред были помещены животные, которых подкармливали пищей, содержащей те или иные комбинации антимутагенов. В 65-70 случаях из ста генетическую патологию удалось предотвратить. Наши рекомендации нашли уже выход и в производственную сферу. В ЧССР, например, антимутагенные пищевые добавки были введены в рацион питания людей, занятых на выработке каменноугольной смолы. Это снизило вдвое уровень профессиональной генетической патологии.
Мы считаем, что в промышленности надо начать лечебно-профилактическое введение антимутагенов лицам высокого профессионального риска, в сельском хозяйстве приступить к созданию сортов с повышенным содержанием антимутагенов, в быту увеличить количество продуктов с антимутагенными добавками, в медицине создать новый класс фармакологических средств с антимутагенным содержанием, в области охраны природы прогнозировать устойчивость биологических популяций, в том числе и редких, исчезающих видов флоры и фауны по содержанию антимутагенов в их организмах. В теоретическом же аспекте, я уверен, компенсационный метод - один из путей к решению такого кардинального вопроса современной биологии, как управление механизмом наследственной изменчивости.
В обход "генного" дозора
Есть еще много болезней, против которых не удается создать иммунитет. К ним относятся грипп, малярия, некоторые венерические заболевания, стафилококковые инфекции, вызывающие осложнения при хирургических операциях, и другие. О том, почему это происходит и как можно "включить" защитную систему организма против таких болезней с помощью искусственных вакцин, рассказывает директор Института иммунологии академик Рэм ПЕТРОВ.
У всех типов вируса гриппа есть некоторые общие белки, полисахариды, против которых должен вырабатываться иммунитет. Но у одних он вырабатывается, а у других - нет. Значит, причина здесь не в том, что микроб меняет свое обличье, а в неспособности самого организма защититься от врага. Эти общие рассуждения подтверждаются существованием специальных генов иммунного ответа, которые дают организму команду отразить нападение пришельцев. У кого гены обеспечивают мощную и быструю мобилизацию защитных сил против определенной инфекции, тот не заболевает. И наоборот. Поэтому, какие бы хитроумные естественные вакцины против непобежденных инфекций ни создавались, если они вводятся в организм, обладающий слабыми генами иммунного ответа, эффективного иммунитета они не создадут. Этим, с моей точки зрения, объясняются неудачи в создании вакцин против гриппа.
Все дело в самом организме, а не в способе обработки вируса. Но что делать, если организм слабо реагирует на возбудителей болезни? Нужно заставить его реагировать сильно. Вот принцип, который был выдвинут нашим научным коллективом несколько лет назад. Он послужил основой для создания принципиально новых искусственных вакцин. Это ключевой вопрос всех наших теоретических разработок.
Если бы нам удалось осуществить задуманное, тогда против любой болезни можно было бы создать эффективную вакцину.
Вместе с членом-корреспондентом АН СССР В. Кабановым и профессором Р. Хаитовым мы пошли по пути поиска веществ, которые бы могли стимулировать защитную систему организма, минуя "генный" дозор. Такими веществами оказались некоторые непригодные полимерные молекулы - полиэлектролиты. Это был решающий шаг на пути создания новых искусственных вакцин. Далее надо было присоединить к полимерному носителю чужеродное вещество - антиген, выделенный из микроба или синтезированный.
Исследования на клетках показали, что такие несущие антиген полимерные молекулы "включают" лишь те лимфоциты, которые способны вырабатывать антитела против чужеродного вещества, посаженного на носитель. Миллиарды лимфоцитов, постоянно циркулирующих в организме, можно сравнить с огромной армией, состоящей из множества дивизий и полков. Каждое такое подразделение (клон) реагирует только на определенный антиген.
Преимущество искусственных вакцинных препаратов состоит еще и в том, что для их создания требуется не весь микроб, а лишь его активная часть антиген, который и должен вызвать иммунитет. Обычная же вакцина, состоящая из десятков и сотен различных антигенов, заставляет работать иммунную систему с большим перенапряжением. Ведь антитела вырабатываются против каждого антигена, 90 процентов которых неопасны.
Введение созданных нами искусственных вакцин животным дало обнадеживающие результаты. Эксперименты ставились с применением обычной и новой вакцин против мышиного тифа.
Обычная вакцина, полученная традиционным способом, оказалась очень слабой. В лучшем случае она защищала половину подопытных мышей. Иначе обстояло дело с новой вакциной. Введение ее животным позволило их всех уберечь от болезни. Причем доза антигена была в 50-100 раз меньше, чем в обычной вакцине.
В настоящее время делается попытка создать вакцину против вируса гриппа. В вирусе имеются три основных и наиболее изученных антигена. Два из них - белки, расположенные на поверхности вирусной частицы. Третий же спрятан в оболочке вируса. Всегда считалось, что он наименее перспективен для создания вакцин. Но именно он, посаженный на полимерную молекулу, обеспечил не только сильную выработку антител, но и защитил животных после заражения вирусом. Конечно, это еще не вакцина, но в недалеком будущем мы предполагаем испытать этот препарат на людях. Осуществить это можно будет лишь тогда, когда нам удастся создать такой полимерный носитель, который был бы абсолютно безвреден человеку. В этом направлении уже много сделано. Новые искусственные вакцины позволят эффективно защищать человека и животных от любой инфекции, не давая при этом нежелательных побочных осложнений.
Карта на всю жизнь
Одна из особенностей жизни людей в современном мире - широкий контакт с окружающей нас химией. Достаточно сказать, что к настоящему времени известно уже более шести миллионов синтезированных и естественных химических соединений, являющихся чужеродными для человека.
Число их постоянно увеличивается. С не меньшей скоростью растет производство и лекарственных средств, хотя и применяемых с благородной целью, но тоже не являющихся естественными элементами окружающей человека среды.