31 год назад, когда Валерию Спиридонову, российскому программисту из Владимира, был всего год от роду, у него диагностировали редкое генетическое заболевание — синдром Верднига — Гофмана, иначе именуемый спинальной мышечной атрофией. Он вырос человеком с нормальной головой, в прямом и переносном смыслах, но плохо развитым и едва работающим телом. В феврале 2015 года итальянский нейрохирург Серджо Канаверо объявил, что в 2017 году проведет операцию по пересадке головы россиянина на здоровое тело. Помимо прочего, предстоящая операция требует решения ряда сугубо практических вопросов. Медицинской стороне дела посвящен наш материал.
Это будет первая в истории трансплантация головы человека. С животными такое пытались проделывать уже не раз, но пока эта процедура ни разу не проходила вполне успешно. Впервые пересадку головы животного попробовали в СССР еще в середине ХХ века. Хирург Владимир Демихов, основоположник мировой трансплантологии, пересадил вторую голову собаке, так, что обе по видимости функционировали нормально и даже пытались выяснять между собой отношения.
Далее последовали эксперименты на приматах — в 1970 году американский нейрохирург Роберт Уайт (Robert White) сумел пересадить голову обезьяны (макаки-резуса) на тело другой обезьяны того же вида. Получившееся животное было парализовано ниже шеи, но все же могло слышать, видеть и следить глазами за объектами, обонять, есть и ощущать вкус. Тем не менее, на девятый день иммунная система победила и подопытная обезьяна умерла.
Позднее, в 1990-е годы, доктор Уайт планировал провести подобный же эксперимент на человеке — а именно на физике Стивене Хоукинге и актере Кристофере Риве (он был парализован после перелома шейных позвонков в результате падения с лошади). Неосуществленное дело доктора Уайта продолжил его итальянский коллега, доктор Серджио Канаверо (Sergio Canavero), о котором в основном и пойдет у нас речь.
Доктор Канаверо считает, что настало время использовать достижения науки последнего двадцатилетия, и для этого он разработал протокол «GEMINI» — специальный протокол проведения трансплантации головы. Процедура предполагает использование полиэтиленгликоля — для соединения нервов — в сочетании с электростимуляцией цепей спинного мозга, что, по идее доктора, должно в конечном итоге позволить пациенту двигаться и даже ходить. Намерение применить на практике свои разработки доктор Канаверо обнародовал в 2013 году.
Что ждет хирурга на пути к историческому достижению
Основной проблемой станет установление связи головного мозга со спинным мозгом тела донора, ибо иначе мозг не сможет контролировать свое новое тело. Кроме того, необходимо будет со всей возможной силой подавить иммунную систему туловища, и обеспечить сохранность мозга до конца операции, для чего необходимо будет охладить голову то 10–15°C.
Дело в том, что нервная ткань спинного мозга, в отличие от большинства других тканей человеческого тела, после повреждения не восстанавливается сама собой. В последние годы обсуждаются различные средства, которые могли бы помочь людям с травмой спинного мозга, в том числе использование полиэтиленгликоля, а также специфических антител (anti-Nogo-A), стволовых клеток и генной терапии.
Обычно всякого рода медицинские процедуры отрабатывают сперва на лабораторных животных. Но в данном случае есть проблема на экспериментальной стадии — грызуны здесь не совсем подходят, поскольку то, что работает на мышах, на людях может совсем не сработать. Грызуны, даже с полностью отделенным спинным мозгом, могут снова научиться ходить, потому что большая часть нервных цепей, управляющих движением, находятся ниже «шеи». Требуется длительная тренировка, но тем не менее — а вот у приматов, в том числе и людей, управление двигательной активностью в гораздо большей степени связано с головным мозгом.
Один из самых успешных методов, разработанных в последнее время — эпидуральная стимуляция. Внешне это выглядит как небольшое устройство, напоминающее кардиостимулятор, посылающее в позвоночник электрические сигналы. Под воздействием сигналов восстанавливаются некоторые важнейшие функции, например, контроль мочевого пузыря и кишечника, сексуальная деятельность и регулирование температуры тела. Более того, появляется возможность двигать ногами и самостоятельно стоять. В работе, опубликованной в 2014 году, описываются два случая восстановления пациентов с полным моторным и сенсорным поражением.
И хотя наука не вполне еще разобралась в механизмах этих улучшений, очевидно, что в большинстве случаев стимуляция активирует спинной мозг и позволяет ему реагировать на сигналы от головного мозга, проходящие по остаточным (т.е. сохранившимся после повреждения) связям. В будущем возможна еще более интересная схема — сигналы от головного мозга будут записаны с помощью интерфейса мозг-компьютер, и затем спинной мозг их получит от стимулятора.
Все это означает, что мы пока не можем помочь пациенту восстановить нормальную работу своего собственного поврежденного спинного мозга — что уж говорить о «подключении» мозга к чужому телу.
С чем имеет дело нейрохирург, когда лечит пациента с травмой позвоночника? С поврежденными или вовсе порванными нервами. Основное преимущество «плановой» трансплантации в том, что спинной мозг будет аккуратно разделен скальпелем. Однако затем хирургу все равно придется иметь дело с двумя комплектами нервных цепей, совершенно не «привыкших» друг к другу — вместе не развивавшихся и вместе не функционировавших.
Далее, предположим, что хирург сумел правильно соединить цепи, — как гласит народная мудрость, «электричество есть наука о контактах», — вопрос, сможет ли пациент научиться контролировать новое тело? Известно, что мозг обладает невероятной пластичностью, способностью «обходить» поврежденные участки, особенно в первые годы жизни человека. Но с возрастом этой пластичности становится все меньше, ну, и вообще мы очень плохо представляем себе возможности мозга и пределы этих возможностей.
Например, феномен фантомных болей в ампутированных — иногда много лет назад — конечностях говорит о том, что «карта тела», имеющаяся в мозге, может оказаться не слишком гибкой и неспособной быстро приспособиться к изменениям в собственном теле, и уж тем более к полностью чужому телу.
В общем, в этом истории очень много непредсказуемого, именно учитывая, что чисто механическая сторона дела — правильное соединение — есть, вполне вероятно, даже не самое главное.
Что делает доктор Канаверо
Доктор объединил усилия с коллегами из Китая и Южной Кореи и провел серию экспериментов на животных и человеческих покойниках. «У нас полно данных, чтобы двигаться дальше, — сказал Канаверо. — Важно, чтобы эта операция перестала считаться невозможной. Это вполне возможно и мы работаем над этим». Текущие результаты будут опубликованы в виде семи статей в журналах Surgery и CNS Neuroscience & Therapeutics.
Однако научное сообщество недовольно тем, что Канаверо обратился в прессу до того, как были опубликованы научные работы в рецензируемых журналах. «Насколько я могу судить, эта операция больше про шумиху, а не настоящую науку», — сказал Томас Кокрейн (Thomas Cochrane) из Центра биоэтики Гарвардской школы медицины.
Тем временем, сам доктор Канаверо распространяет изображения и видеозаписи результатов своей работы. Например, в этом ролике вы видите мышей, нюхающих и двигающих ногами, спустя несколько недель после того, как их спинной мозг был разделен в районе шеи и затем соединен снова. New Scientist, выложивший этот ролик, подчеркивает, что не проверял достоверность того, что мы видим на экране, равно как и других фотографий и видеоматериалов, распространенных доктором Канаверо и его коллегами по проекту.
Среди них — Си-Юн Ким (C-Yoon Kim), из Школы медицины Конкукского университета (Южная Корея). Он заявил, что его группа продемонстрировала восстановление моторных функций в передних и задних конечностях животных, и, «следовательно, полагаю, возможно воссоединить спинной мозг после полного разделения». Ему вторил и сам Канаверо, утверждающий, что работа Кима показывает, что если спинной мозг разделен «чисто» и в присутствии полиэтиленгликоля, то он может восстановить соединение — «эти эксперименты раз и навсегда доказали, что простое использование полиэтиленгликоля делает возможным частичное восстановление». Полиэтиленгликоль важен потому, что он сохраняет мембраны нервных клеток. Впрочем, в своих статьях доктор Канаверо описывает и другие средства восстановления, например, процедуру стимуляции спинного мозга и устройство, создающее разрежение, которое должно стимулировать нервы срастаться.
Другая группа соратников доктора Канаверо, — исследователи под руководством Сяопина Рена (Xiaoping Ren) из Харбинского медицинского университета (Китай), работающие при поддержке правительства КНР, — провела трансплантацию головы обезьяны. Они соединили кровеносные сосуды между головой и новым телом, но соединять спинной мозг не пытались. «Мы проверяли кое-какие идеи насчет того, как избежать повреждений», — сказал Рен. Этот эксперимент, — повторивший работу Роберта Уайта, — показал, что если охладить голову до 15°C, то мозг не повреждается в ходе операции. «Обезьяна перенесла процедуру без каких бы то ни было неврологических повреждений», — сказал Канаверо, и добавил, что экспериментаторы сохраняли жизнь обезьяне на протяжении лишь 20 часов после операции только по этическим соображениям. К сожалению, подробности операции пока неизвестны (как и многих других, кстати, проведенных Канаверо и его коллегами по проекту).
Не только скептики
Среди тех, кто не разделает общего пессимизма, — Майкл Сарр (Michael Sarr), редактор журнала Surgery и хирург из клиники Мейо в Рочестере, США (это один из крупнейших частных медицинских центров в мире). «Если так называемая трансплантация головы сработает, то откроется целое научное направление реконструкции спинного мозга после травмы, — сказал он. — Нам очень интересно восстановление спинного мозга посредством трансплантации головы, в качестве доказательства принципиальной возможности. Наш журнал необязательно поддерживает пересадку как таковую, из-за ряда этических проблем, например, вопросов, связанным с информированным согласием, и возможных отрицательных последствий».
Сам доктор Канаверо уверен в своей правоте. «Генная терапия не помогла. Стволовые клетки — ну, мы все еще ждем результатов, и даже если они появятся сейчас, у этих пациентов нет надежды. Тетраплегию (паралич четырех конечностей. — Прим. ред.) можно излечить только трансплантацией. В долгосрочной перспективе органы тела дряхлеют, поэтому пациентам нужно новое тело — иначе, даже если вы восстановите спинной мозг, далеко вы не уйдете».
