Веселин Денков - На грани жизни
Если 10 лет назад проблема пересадки зигот ограничивалась сферой лабораторных исследований, то сейчас накопленный богатый опыт внедрен в практику животноводства и способствует интенсификации работ по разведению и улучшению пород скота и выяснению важных теоретических проблем в области биологии размножения.
Метод трансплантации зигот быстро прогрессирует. Это подтверждается следующими фактами: только в 1980 г. в США этим методом было «произведено» 23 тыс. телят, в Канаде — 7 тыс., в Швеции — тоже несколько тысяч.
С генетической точки зрения этот метод дополняет искусственное осеменение при улучшении стад сельскохозяйственных животных. С экономической точки зрения замороженные зародыши оказались исключительно удобными для международного обмена животными. Замороженные зародыши значительно лучше, чем живые представители соответствующей высокопродуктивной породы, переносят продолжительные перевозки.
Можно ли производить «детей в пробирках»?
Еще в 1940 г. американские ученые А. Хертиг и Дж. Рок провели опыты с оплодотворением человеческих яйцеклеток. Однако анализ результатов показал, что деление яйцеклетки после оплодотворения протекало с заметным отклонением от нормы. В 50-е годы американский исследователь Л. Шеттлз сообщил, что ему удалось наблюдать развитие оплодотворенной человеческой яйцеклетки (зиготы) вне организма. Но яйцеклетки совершали лишь 2–4 деления, после чего их развитие прекращалось. Деление человеческих зигот наблюдал и советский ученый Г. Петров, а также коллектив ученых под руководством академика М. Петрова-Маслакова. Но никому из них не удалось трансплантировать зиготы в утробу женщины. Позже в газетах появилось сообщение о том, что профессору Дугласу Бевису из университета в английском городе Лидс удалось оплодотворить яйцеклетки в пробирке. Профессор Д. Бевис провел свыше 30 опытов, из которых 3 закончились успешно, и бездетные женщины родили. Но одно дело — сенсация в газете, а другое — научное сообщение, документированное и подкрепленное публикацией в научном журнале.
После удачной пересадки животным зигот, оплодотворенных в организме животного (что, разумеется, не представляет особых трудностей, так как материнский организм был нормальным и здоровым), ученые задались целью выяснить, нельзя ли произвести оплодотворение вне организма, т. е. «в пробирке», с целью оказать помощь женщинам, у которых в силу разных причин нарушена проходимость яйцеводов и которые обречены на бездетность. Такие случаи являются, например, результатом оперативного удаления обеих маточных труб при внематочной беременности. У таких женщин яичники функционируют нормально, в них созревают и выделяются яйцеклетки, но оплодотворение произойти не может по той простой причине, что исключается встреча яйцеклетки со сперматозоидами. Ни один из известных ныне методов лечения не может помочь этим женщинам стать матерями. Тогда специалисты пришли к выводу, что единственный способ помочь таким пациенткам — взять у них зрелую яйцеклетку и, оплодотворив ее вне организма, пересадить в матку. Но эта проблема оказалась довольно сложной. Многолетние опыты над животными уже начали давать обнадеживающие результаты. Сравнительно легко удалось оплодотворить in vitro яйцеклетки мышей.
Метод выращивания яйцеклеток мышей в культуре сейчас хорошо изучен, и его можно воспроизвести почти в любой современной биологической лаборатории. В Советском Союзе этот метод нашел применение, например, во Всесоюзном институте акушерства и гинекологии[25] и в Ленинградском институте экспериментальной медицины, Академии медицинских наук СССР.
Однако если с мышами дело обстоит довольно благополучно, то яйцеклетки крыс — рода, весьма близкого к мышам, — вне организма по неизвестным причинам не способны к нормальному развитию. Очень трудно добиться развития вне организма и яйцеклеток других млекопитающих.
Опытным путем установлено, что оплодотворить яйцеклетку кролика вне организма возможно только в том случае, если сперматозоиды предварительно активированы их введением в полость матки крольчихи до или во время овуляции, но не после. По-видимому, здесь играют роль какие-то вещества, выделяемые так называемым желтым телом — железой, возникающей и развивающейся в яичнике сразу после овуляции. Если яйцеклетка, выделенная при овуляции, осталась неоплодотворенной, то через неделю-другую желтое тело дегенерирует, если же оплодотворение осуществилось — оно продолжает развиваться и функционировать почти до момента рождения плода. В чем же причины неудач? Очевидно, в том, что нельзя точно воспроизвести те условия, при которых развивается яйцеклетка в материнском организме, — условия, которые, кроме того, имеют свои особенности у каждого вида животных. В яйцеклетке запрограммированы не только процессы ее дальнейшего развития, но и ее требования в отношении условий внешней среды. И если искусственно созданные условия не соответствуют этой программе — развитие яйцеклетки прекращается.
Культивирование зигот млекопитающих вне организма — сложный процесс. Даже если яйцеклетки оплодотворены, но не прошли в организме первого деления, они вне его не развиваются[26]. Предполагается, что первое деление зиготы (оплодотворенной яйцеклетки) находится под контролем выделяемых материнским организмом эстрогенных гормонов, стимулирующих процесс удвоения хромосом в ядре зиготы. Подтверждением этому служит тот факт, что если в яйцеводы, взятые у нормальных самок, поместить зиготы, то они начинают делиться. Но простое прибавление эстрогенов в питательную среду не решает проблемы. Желтое тело, пока оно существует, выделяет гормон — так называемый лютеинизирующий гормон (гормон желтого тела), который обеспечивает нормальное течение беременности, не допуская преждевременных сокращений мускулатуры матки. Кроме того, пока оно функционирует, невозможно оплодотворение новых яйцеклеток, и в этот период сперматозоиды не активизируются. Этот контроль над оплодотворением имеет глубокий биологический смысл — забеременевшее животное не должно забеременеть вторично. Но этот механизм создает серьезные затруднения для исследователей, пытающихся оплодотворить яйцеклетку вне организма.
В наши дни многим исследователям удалось осуществить пересадку яйцеклеток, оплодотворенных вне организма, в матку самок. Такие яйцеклетки развивались в жизнеспособных животных. В Советском Союзе подобная пересадка у овец удалась Ф. М. Мухамадгалиеву и Р. Б. Абелгинову в 1968 г; в Польше того же результата добился с мышами в 1959 г. А. Тарковский; в США, также работая с мышами, — Дж. Биггерс со своими сотрудниками в 1965 г.; в Японии — с коровами Т. Сугие в 1965 г. Данные об этих опытах опубликованы в научных журналах. В Болгарии успешные опыты по оплодотворению вне организма яйцеклетки грызунов (мышей и хомяков) проводил старший ассистент кафедры общей биологии Медицинской академии доктор Илья Ватев.
Но все эти успехи достигнуты в опытах, проведенных на животных. А как обстоит дело с человеком? Мы уже упоминали о ряде ученых, чьи опыты оказались безуспешными.
Лишь в конце 60-х — начале 70-х годов английскому физиологу доктору Роберту Эдвардсу из Кембриджского университета в результате многочисленных экспериментов удалось оплодотворить вне организма человеческую яйцеклетку и довести развитие зародыша до стадии бластоцисты, а в июле 1978 г. в пригородной больнице близ Манчестера родился первый официально признанный «ребенок из пробирки», названный Луизой. Это событие принесло мировую славу доктору Роберту Эдвардсу и гинекологу профессору доктору Патрику Стептоу.
Радио, телевидение и газеты немедленно распространили новость, объявив ее самой значительной научной сенсацией года. Английская газета «Дейли мейл» за очень большую сумму купила у родителей право первой снимать и писать о «ребенке из пробирки». Французская печать всячески изощрялась, придумывая для младенца самые впечатляющие определения. Так, газета «Ле матен» объявила его «ребенком невозможного», газета «Ле поан» — «ребенком, пришедшим из небытия», «Нувель обсерватер» назвала зачатие матери «таинственным» (или «загадочным»). Средства массовой информации других стран называли новорожденного чудо-ребенком, ребенком века и т. п. Представители католической церкви незамедлительно предприняли попытку умалить значение этого достижения, объявив, что это не что другое, как «бегство от человеческой природы».
Что же в действительности так взволновало весь журналистский мир?
Мать — 30-летняя Лесли Браун — страдала бесплодием в связи с закупоркой маточных труб. В течение нескольких дней в ее организм вводили гонадотропные гормоны, стимулирующие созревание яйцеклеток, а также гормоны, способствующие начальной беременности. 10 ноября 1977 г. при общем наркозе врачи разрезали брюшную мускулатуру и ввели лапароскоп, с помощью которого осмотрели яичник. Используя специально сконструированный зонд, врачи извлекли из яичника зрелые яйцеклетки, поместили их в подготовленную для этой цели питательную среду, в которой находились секрет из яичника и сперматозоиды отца — Джона Брауна. В «пробирке» были обеспечены условия, близкие к тем, при которых происходит оплодотворение в человеческом организме. Через 18 ч. профессор Стептоу и доктор Эдварде смогли наблюдать начало первого деления оплодотворенной яйцеклетки. Второе деление началось через 36 ч, а третье — через 51 ч. Образовался зародыш из 8 клеток. При последующих делениях зародыш превратился в морулу, а после 4-го дня достиг стадии бластулы. Клетки зародыша уже нельзя было пересчитать. На 5-й день зародыш был перенесен в матку матери (в естественных условиях вышеописанный процесс развития зародыша происходит в яйцеводах; зародыш становится способным закрепиться в стенке матки также на 5-й день). Одновременно с этим матери дополнительно вводили новые порции гормонов, после чего и была осуществлена трансплантация зародыша. Несмотря на полученные до этого момента вполне обнадеживающие результаты, врачи опасались, что организм Лесли может отторгнуть «инородное тело» (даже у здоровых женщин при естественной беременности из-за какой-то аномалии наблюдается отторжение до 50 % зигот). Но врачи преодолели и этот биологический барьер. С помощью специального безболезненного и безвредного аппарата (эхографа) они непрерывно следили за происходящими процессами, за формой и размерами зародыша, проводили исследования околоплодной жидкости и хромосомного набора (для проверки физических и умственных качеств будущего человека). И наконец, в июле 1978 г. они прибегли к кесареву сечению, и родилась вполне нормальная Луиза весом 2600 г. Теперь «ребенок века» радуется доброму здоровью и пользуется всемирной славой. Более того, почти через 4 года после рождения Луизы у нее появилась сестра, названная Натали (тоже «ребенок из пробирки»). На сей раз роды были преждевременными, но естественными. Ребенок появился на свет в больнице Бристоля (Англия).
